ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Ударная и статистическая теории расширения спектральных линий из "Оптические спектры атомов " На рис. 267 приведены три контура, первый из которых является допплеровским, а два других соответствуют значениям х = 3 и х=6. Как видно, при х = 3 контур практически еще остается симметричным, но его ширина несколько увеличена и максимум сдвинут в сторону возрастающих частот (при Я 0). При х = 6 ширина и сдвиг контура возрастают и становится заметной его асимметрия. [c.489] Опыты показывают, что в цилиндрических трубках велика роль радиальной составляющей электрического поля линии ионов шире при наблюдении перпендикулярно к оси разряда, чем при наблюдении вдоль оси. При этом обнаруживается различная зависимость поперечной и продольной ширины ионной линии от давления газа в разрядной трубке. [c.489] Рассмотренные нами в предыдущих параграфах причины расширения спектральных линий не связаны с взаимодействием между атомами. Расширение линий, вызванное взаимодействием между атомами, было впервые разобрано в 1905 г. Лоренцом на основании классической электронной теории. Лоренц пользовался весьма упрощенной схемой взаимодействия, а именно, пренебрегая затуханием колебаний на длине свободного пути, он полагал, что внутриатомный электрон на всей длине свободного пути атома не возмущен никакими силами и совершает гармоническое колебательное движение с частотой В момент столкновения с другим атомом колебания электрона обрываются. Таким образом, рассматривается лишь роль ударов между атомами, почему эта упрощенная теория и называется ударной теорией. [c.489] Это выражение совпадает с выражением (11) 83 для естественного контура линии, если в нем заменить l/x через у/2. Разница заключается в том, что в случае естественного контура величина для данной линии есть величина постоянная, в то время как в формуле (6) для лоренцовского контура Тд зависит от условий, при которых находится светящийся газ. [c.491] Естественный и лоренцовский контуры иногда называют дис перс ионными, поскольку они содержат в знаменателе член (vq — v)2. Однако такое объединение этих контуров под одним названием носит формальный характер, так как причины расширения в обоих случаях различны. [c.491] Очевидно, при формула (8в) переходит в формулу (8). [c.492] С квантовомеханической точки зрения обрыв излучения, как это принимается в теории Лоренца, возможен лишь при ударах второго рода. Вообще говоря, процесс соударения между частицами сводится к их взаимодействию с силами, убывающими с расстоянием по тому или иному закону (см. стр. 498). [c.493] Величина р ,, заменяющая эффективный диаметр атомов в теории Лоренца, носит название радиуса Вейскопфа. Вид контура линии по-прежнему выражается формулой (6). [c.494] Существенно отметить, что в теории Ленца — Вейскопфа расширение линии вызвано распадом излучения в результате ударов на ряд некогерентных между собой отрезков (см. рис. 268 ). Изменение частоты излучения не играет роли, так как время соударения считается малым по сравнению со временем всего свободного пробега Tq. Аналогично теории Лоренца излучение на длине свободного пробега рассматривается как невозмущенное. Таким образом, причина расширения линий и в теории Лоренца и в теории Ленца—Вейскопфа одна и та же. [c.494] Изменение частоты можно, очевидно, не учитывать, во-первых, тогда, когда силы взаимодействия быстро убывают с расстоянием (л = 4 или п = 6), и. во-вторых, в случае настолько малых давлений, при которых средняя длина свободного пробега /о Ро Ро—радиус Вейскопфа. Для сравнительно медленно меняющихся с расстоянием сил (п 2) и не слишком малых давлений предпосылки ударной теории (см. стр. 500) не выполняются. [c.494] По теории Лоренца и Ленца—Вейскопфа ширина линии пропорциональна давлению газа. Этот вывод хорошо оправдывается на опыте в довольно широком интервале давлений при расширении линий посторонним газом. На рис. 270 приведено изменение ширины линии ртути в зависимости от давления р посторонних газов. Как видно, точки хорошо ложатся на прямые. Однако эксперимент дает еще один эффект, не объясняемый приведенными теориями линия не только расширяется, но и сдвигается (рис. 271) сдвиг растет линейно с увеличением давления газа. В ряде случаев наблюдается асимметрия контура линии. Возможные причины сдвига линий будут рассмотрены ниже. [c.494] Поскольку контур линии рассчитывается статистически через вероятность (Е), эта, теория носит название статистической теории. [c.495] Наблюдения дают хорошее согласие между расчетным] экспериментальными данными для линий с большим линейным эффектом Штарка (подробнее см. 88). [c.496] Вернуться к основной статье