ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Спектр мощности. Автокорреляционная функция. Теорема Винера — Хинчина. Интервал корреляции. Связь интервала корреляции с нормированным спектром мощности Задачи из "Оптика " Вычисляется спектр излучения изолированного, неподвижного атома. [c.63] Подставив значения постоянных ео, е, т, с в выражение (9.7), видим, что для оптических частот (соо 10 с ) условие (9.12) всегда хорошо вьшолняется. В типичных условиях амплитуда уменьшается в два раза в течение нескольких миллионов колебаний. Другими словами, у 10 с Изобразить графически такое медленное изменение амплитуды колебаний затруднительно, поэтому на рис. 43 колебания электрона показаны при сильно увеличенном значении у (в сотни тысяч раз). [c.64] С учетом того, что х =0 при i 0. [c.64] Лоренцева форма линии излучения образуется при естественных , условиях излучения, когда единственным фактором, влияющим на, излучение осциллятора, является радиационное затухание. Поэтому эта форма линии часто называется естественной формой линии излучения, а ширина линии излучения — у-естественной шириной. [c.66] Естественная ширина линии излучения очень мала. Для оптических частот у/еоо Ю . Если при анализе некоторого вопроса изменение частоты примерно на 1/10 ООО ООО от- частоты соо не имеет значения, то можно считать, что все излучение приходится на частоту Шо, и рассматривать излучение как монохроматическое. Такое приближение справедливо в большинстве случаев, рассматриваемых в оптике. Лишь в некоторых ситуациях приходится принимать во внимание конечность естественной ширины линии излучения. [c.66] Время излучения. Как видно из (9.14), амплитуда колебания электрона убывает в е=2,7 раза в течение времени. [c.66] Следовательно, линия поглощения имеет лоренцеву форму с той же шириной, что и линия излучения.. [c.67] С кв гшмонохромагической волной можно обращаться как с монохроматической в течение промежутков времени, меньших времени когерентности (см. 13, 26, 30). Если же при рассмотрении некоторого явления необходимо принять во внимание изменения в волне в течение промежутков времени, больших времени когерентности, то ее представление в виде монохроматической волны вида (2.39) становится невозможным. [c.68] Естественная ширина линии может быть реализована только в излучении неподвижного и изолированного от окружения атома. Естественная ширина линии излучения в классической интерпретации обусловлена конечной продолжительностью времени излучения. [c.68] Естественная ширина линии излучения в квантовой интерпретации обусловлена конечной шириной знергетических уровней. [c.68] Дается классификация уширения спектральных линий и описываются доплеровское и ударное уширения. [c.69] Однородное и неоднородное уширения Факторы, приводящие к уширению линий излучения, можно разделить на две группы. Одна группа вызывает в излучении каждого атома одинаковое изменение линии излучения Такое уширение лихшй излучения называется однородным. [c.69] Другая грутша факторов вызывает в излучении отдельных атомов различные изменения линий излучеш1я. В этом случае уширение линии, наблюдаемое в излучении совокупности атомов, происходит за счет различных изменений линий излучения отдельных атомов. Такое уширение линий излучения называется неоднородным. [c.69] Ек тественная ширина линии излучения как однородное уширение. Примером такого уширения является естественная ширина линий излучения, поскольку это уширение одинаково в излучении всех атомов данного сорта и определяется лишь временем излучения. Наблюдаемая форма линии от излучения совокупности атомов совпадает с формой линии от излучения отдельного атома. [c.69] Ударное уширение. В газе при комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении время, в течение которого излучение атома не нарушается взаимодействиями, имеет, порядок то 10 с. Если учесть, что время т естественного излучения в (9.31) имеет порядок 10 с, то в процессе излучения атом испытывает свыше сотни нарушений процесса излучения. При каждом таком нарушении происходит изменение режима излучения, как бы его прерывание. После этого излучение продолжается с прежней частотой юо. Это означает, что фаза испускаемой волны в момен - нарушения рея има излучения изменяется случайным образом. Весь процесс излучения разбивается как бы на отдельные акты излучения, продолжительность которых равна промежуткам времени между последовательными нарушениями режима излучения. Это приводит к уширению линии излучения. Поскольку время между нарушениями режима излучения примерно в 100 раз меньше всей продолжительности излучения, ширина линий оказывается в рассматриваемых условиях примерно в 100 раз больше естественной ширины линии излучения. Это уширение называется ударным, поскольку является следствием соударений атомов. [c.69] Ударное уширение является однородным, потому что оно характеризуется средним промежутком времени т между столкновениями, одинаковыми для всех атомов, и нет экспериментального способа отнести излучешхе определенной частоты к какой-то определенной группе атомов. [c.70] Хотя ударная ширина при нормальных условиях на два порядка больше естественной, ее абсолютное значение во многих случаях пренебрежимо мало и можно считать, что речь идет об излучении одной частоты Юо. [c.70] Вернуться к основной статье