Ширина спектральных линий

Ширина́ спектра́льных линий

Интервал частот v (или длин волн λ = c/ν, с — скорость света), характеризующий спектральные линии в спектрах оптических (См. Спектры оптические) атомов, молекул и др. квантовых систем. Каждому излучательному квантовому переходу (См. Квантовые переходы) между дискретными уровнями энергии E_k и E_i соответствует некоторый интервал Δν_ki частот, близких к частоте перехода ( — Планка постоянная). Значение Δν_ki определяет Ш. с. л. ― степень немонохроматичности данной спектральной линии. Контур спектральной линии φ(ν) [зависимость интенсивности испускания (поглощения) от частоты] обычно имеет максимум при частоте перехода ν_ki или вблизи неё (см. рис.); за Ш. с. л. принимают разность частот, которым соответствует уменьшение интенсивности вдвое (её называют иногда полушириной спектральной линии). Если не учитывать Доплера эффект, Ш. с. л. Δν_ki определяется суммой ширин уровней (См. Ширина уровня) энергии E_k и E_i , т. е. Δν_ki тем больше, чем меньше времена жизни τ_k и τ_i. Радиационная (естественная) Ш. с. л. соответственно равна: (Δν_ki) _рад = (A_k + A_i)/2π (где A_k и A_i— полные вероятности спонтанных переходов с уровней E_k и E_i на все нижележащие уровни); она очень мала и обычно Ш. с. л. для атомов и молекул определяется в основном уширением их уровней энергии при взаимодействии с окружающими частицами (в газе и плазме — при столкновениях), а также уширением спектральных линий вследствие эффекта Доплера. В зависимости от типа уширения получается симметричный или асимметричный контур спектральных линий (на рис. показан симметричный, т. н. дисперсионный, контур, характерный для радиационного уширения).

Лит.: Гайтлер В., Квантовая теория излучения, пер. с англ., М., 1956; Собельман И. И., Введение в теорию атомных спектров, 2 изд., М., 1977.

М. А. Ельяшевич.

Симметричный контур спектральной линии. Частоте ν_ki соответствует максимальная интенсивность φ(ν) испускания; ∆ν_ki — ширина спектральной линии, равна интервалу между частотами, которые соответствуют интенсивности, вдвое меньшей максимальной.