Допплеровское уширение

В рассматриваемом случае разреженного газа контур линии может быть сильно уширен вследствие эффекта Допплера, обусловленного тепловым движением атомов. Если принять в расчет только допплеровское уширение, то согласно соотношению (22.17) [c.741]

Для увеличения резонансного поглощения область перекрытия может быть увеличена при помощи допплеровского смещения или допплеровского уширения линий испускания . Так, [c.177]

Допплеровское уширение линий объясняется разной величиной допплеровского смещения линий, испускаемых разными атомами, из-за различия в скорости их теплового движения. [c.177]

Рассмотренные процессы испускания электромагнитной энергии относятся к неподвижным и отдельно взятым атомам и молекулам. Если же рассматривать совокупность движущихся и взаимодействующих ме.ж-ду собой частиц, из которых состоит реальное вещество, то спектр их излучения будет иным по сравнению со спектром отдельной неподвижной частицы. Прежде всего за счет эффекта Допплера тепловое движение излучающих атомов, молекул, ионов приводит к изменению частоты излучения частицы относительно неподвижной системы координат. Это в свою очередь приводит к так называемому допплеровскому уширению спектральных линий. К уширению линий приводит также столкновение частиц между собой, вызывающее сокращение времени жизни возбужденного состояния и возмущение или смещение уровней. Оба фактора (эффект Допплера и взаимодействие частиц между собой) проявляются тем сильнее, чем выше температура и давление вещества. Таким образом, спектры излучения зависят как от химической природы излучающих веществ (определяющей структуру атомов и молекул), так и от термодинамических параметров (температуры и давления), при которых данное вещество находится. [c.26]

Кроме допплеровского уширения спектральных линий, не менее важным является уширение, связанное со взаимодействием излучающего атома с соседними атомами. Термы излучающих атомов подвергаются возмущениям со стороны силовых полей соседних атомов и молекул, когда находятся слишком близко от них. Это уширение спектральных линий зависит от температуры, плотности и природы светящегося газа. Его часто называют уширением, обусловленным столкновениями, причем значение его прямо пропорционально давлению газа. Возможны столкновения атома как с подобными излучающему, так и с иными атомами. В отличие от допплеровского, уширение, обусловленное столкновениями, вносит асимметрию в контур линии и вызывает смещение максимума интенсивности по шкале частот. [c.15]

Источник света с Кг можно охлаждать до температуры тройной точки азота и даже ниже. При таких условиях ширина линий Кг оказалась значительно меньше, чем линий Hg и d, хотя они и тяжелее Кг. Ртуть хорошо светится лишь при 10- -15° С при более низкой температуре спектр ртути теряет свою яркость и свечение прекращается, упругость паров перестает быть достаточной для возбуждения спектра. Кадмий светится при еш е более высокой температуре. Для кадмиевых источников света упругость d достаточна для возбуждения спектра лишь при 270—290° С. По теоретическим подсчетам наименьшей шириной линий обладает Кг наибольшей — d. Однако ширина линий связана и с методом возбуждения спектра. Наблюдение свечения при низких температурах — это только один из методов уменьшения влияния допплеровского уширения. Для тех веществ, у которых упругость пара чрезвычайно мала при низких температурах, есть и другие методы. При описании конструкций источников света этот вопрос будет подробно освещен. Здесь же можно сделать заключение, что ширина спектральной линии не является решающим фактором при выборе ее в качестве первичной эталонной длины волны. Гораздо важнее вопрос симметрии, а также значение расхождения между теоретически вычисленной для данных условий и экспериментально полученной шириной спектральных линий. [c.47]

Хорошо известно, что если имеется направленный пучок излучающих атомов и свечение наблюдается в направлении, перпендикулярном этому движению, то допплеровское уширение значительно уменьшается. Это явление положено в основу источников света с атомным пучком. [c.65]

Определение температуры по допплеровскому уширению спектральных линий [c.421]

Для решения поставленной задачи сначала построим зависимость yo от параметра %, характеризующего (в долях б) допплеровское уширение Лд. Для этого нужно определить по табл. П6 величину соо такую, чтобы /(соо) = 0,5. Определить соо можно графически или с помощью интерполяционной формулы (3) и затем вычислить о = Шоб. [c.151]

Прежде всего упомянем об естественной селекции продольных мод за счет конечной ширины спектральной линии активного материала. В случае гелий-неонового лазера спектральная линия имеет максимум на длине волны X = 0,6328 мкм и частоте V = 4,7-10 Гц и естественную ширину линии спонтанного излучения A5V = 1,6-10 Гц (допплеровское уширение). При длине резонатора L = 100 см, т. е. расстояниях между продольными колебательными типами A v = 1,5 10 Гц, в пределах естественной ширины спектральной линии уложится А / 10 продольных ко- [c.134]

Лампы с дуговым разрядом. Для ламп с дуговым разрядом характерна термоэлектронная эмиссия катода, что приводит к снижению катодного падения потенциала до значения, близкого к потенциалу ионизации газа. Дуговой разряд характеризуется большой плотностью тока и сравнительно малым напряжением. Дуга при атмосферном давлении излучает весьма широкие линии за счет столкновения атомов и допплеровского уширения. Поэтому для получения узких линий используется дуговой разряд при низком давлении. [c.56]

Даже в том случае, если допплеровское уширение линии теплового источника значительно шире линии лазера, можно [c.73]

Если рассматривать газ низкого давления, где форма линии возмущена допплеровским уширением вследствие теплового движения, то линия атомного резонанса будет иметь гауссову форму [c.230]

Показатель поглощения в газе с допплеровским уширением можно записать как [c.237]

Реакция атомной системы на освещение ее интенсивным монохроматическим светом определяется механизмом уширения. Для однородно уширенной линии за усиление в различных частях линии ответственны одни и те же атомы, причем однородно уширенная линия рассматривается в пределе как линия без допплеровского уширения, т. е. [c.238]

Это означает, что для уменьшения допплеровского уширения необходимо работать при низких температурах, а также выбирать элементы с большим атомным весом. Гамма-излучение с исключительно высокой степенью монохроматичности, которое получают в эффекте Мессбауэра [5], можно рассматривать как частный случай излучения массивного излучателя. Излучающие ядра связаны с решеткой, так что масса излучателя фактически равна массе всего кристалла. Подобные же эффекты удается наблюдать и в газах. [c.323]

В классической спектроскопии минимальная достижимая ширина линии определяется эффектом Допплера. При исследовании сверхтонкой структуры спектральных линий, чтобы уменьшить штарковское уширение, пользуются методом полого катода 35, 36]. При этом давление поддерживают достаточно низким, для того чтобы можно было пренебречь уширением за счет давления. Минимум допплеровского уширения достигается в разряде с полым катодом при охлаждении жидким азотом или жидким гелием. Некоторая доля электрической мощности неизбежно рассеивается на катоде. Это приводит к тому, что ширина линии в диапазоне 0,5 мк равна 10" см и более даже для самых тяжелых элементов. [c.329]

Ширина полосы газового лазерного усилителя равна ширине неоднородно уширенной спектральной линии [14]. В газах оптические линии обладают допплеровским уширением, которое велико по сравнению с естественной шириной линии [15]. Форма линии приблизительно гауссова с шириной на уровне половинной мощности [c.458]

ДОППЛЕРОВСКОЕ УШИРЕНИЕ ЛИНИЙ [c.300]

Максимальная интенсивность полностью разрешенной спектральной линии с допплеровским уширением пропорциональна З где V—частота [16]. [c.344]

Ширина дискретной спектральной линии зависит, в частности, от распределения по скоростям движения излучающих частиц. Это вызывает допплеровское уширение линии. Полуширина линии Яд выражается через температуру газа Т (°К), волновое число испускаемого излучения v и молекулярный вес М следующим образом [c.362]

Сравнительно большое эффективное сечение неупругого столкновения и высокая скорость электронов приводят к тому, что присут-ствие даже небольшого числа электронов приводит к резкому сокращению времени установления равновесия между возбужденными энергетическими уровнями. Время же прихода к равновесию поступательных степеней свободы в системе электронов и ионов значительно больше, так как столкновения электронов с ионами сопровождаются лишь небольшой передачей импульса. Однако для лучистого переноса запаздывание установления равновесия между электронами и ионами чаще всего несущественно. Оно влияет главным образом на допплеровское уширение линий, которое, вообще говоря, перекрывается уширением, связанным со столкновениями электронов с тяжелыми частицами (см. 11.3). Для определения времени установления равновесия нри очень низких плотностях газов иногда важно рассматривать время, необходимое для прохождения фотоном наперед выбранных интервалов пространства. [c.359]

Линий, как линии водорода, которые обладают эффектом Штарка первого порядка. Таким образом, у дуг, содержащих водород, измерение уширения линии весьма хорошо можно использовать в качестве способа определения п [Л. 18 и 32]. У более тяжелых атомов наблюдается квадратичный эффект Штарка, и уширение линий здесь значительно меньше. Однако этот метод был все же использован для определения п в ртутной дуге [Л. 33]. В этом случае, правда, требуются своеобразные приемы, причем необходимо предусмотреть, чтобы эффект, создаваемый заряженными частицами, не затемнялся другими сходными явлениями, например допплеровским уширением линий или уширением под действием давления, обусловленным столкновениями между излучающими и нейтральными атомами. [c.31]

Линии, естественная ширина и допплеровское уширение 471, 488 уширение давлением 437, 468 Лиссажу движение фигуративной точки [c.740]

В зависимости от внешних условий и свойств излучающего атома преобладать может либо та, либо другая причина уширения. При достаточно низких давлениях основную роль играет допплеровское уширение в видимой области спектра Асод a 10 с (Т = 500 К, атомный вес 20). Естественная ширина обычно значительно меньше ( 10 " ). Поэтому для ее изучения Вин и применял в качестве источника света атомный пучок (каналовые лучи, см. 158). Понятно, что уширение из-за неупругих столкновений и фазовой модуляции увеличивается с ростом давления, так как при этом сокращается время свободного пробега. Обычно уширение из-за столкновений становится заметным при давлениях, превышающих 10 мм рт. ст., и начинает преобладать при давлениях порядка атмосферы. [c.741]

Вследствие хаотичности теплового движения излучающих атомов эффект Допплера выразится добавочным возмущением уровней, которое и приведет к уширению спектральной линии. Оно обычно носит симметричный характер, превращая узкий контур естественной ширины в колоколообразную широкую кривую. Опыт и теоретические рассуждения показывают, что допплеровское уширение Av пропорционально1 / - , где Г — температура [c.15]

При исследованиях по возможности были созданы такие условия возбуждения, при которых всякого рода дополнительные возмущения должны быть наименьшими. Так как самым большим по величине является допплеровское уширение, то свечение источников исследовали при минимально возможной температуре и плотности тока. В предварительных псследованиях также было выяснено, что рациональнее рассматривать не желто-зеленую ли-46 [c.46]

По форме контура спектральной линии находят отношение лорен-цовского и допплеровского уширений. Зная это отношение и измеряемую полуширину спектральной линии, определяют полуширину линии, обусловленную чисто допплеровским уширением, а по формуле (12.7) — температуру газа. Наиболее удобная аппаратура для осуществления этого метода основана на применении эталона Фабри — Перо. [c.421]

Основной сферой Применения многолучевых интерферометров Фабри-Перо является спектроскопия высокой разрешающей силы [61, 117, НО]. Свойство Интерферометра разрешать очень близко расположенные друг к другу линии источника позволяет успешно исследовать сверхтонкую структуру спектральных линий, обусловленную наличием у атомного ядра механического и магнитного моментов, свойства атомного ядра по изотопическому сдвигу спектральньгх линий, вызванному движенйем ядра и электрона вокруг общего центра тяжести, влияние внешних электрических полей на тонкую структуру линии и т. д. Наряду с этим интерференционные спектроскопы Фабри-Перо широко применяются для определения температуры в плазме, пламенах, газах, для измерения скорости течений по допплеровскому уширению, для изучения спектров поглощения и т. д. [c.5]

Лампы тлеющего разряда. Для тлеющего разряда характерны малая плотность разрядного тока, достаточно большое напряжение и свечение в различных частях разряда. Лампы тлеющего разряда представляют собой колбу с металлическими электродами, наполненную инертным газом при давлении I—J0 тор. Наиболее распространенным видом разрядных трубок тлеющего разряда является Гейслерова трубка. Ее положительными качествами являются достаточно малая ширина линий, сравнительно высокая интенсивность, простота и удобство в обращении. При этом используется свечение положительного столба тлеющего разряда, проходящего через узкий канал ( 1—4 мм). Применение капилляра увеличивает плотность тока и яркость свечения. В трубку обычно добавляют какой-либо из инертных газов (аргон, гелий и т. д.). Это дает возможность поддерживать разряд при низком давлении рабочего газа [ 71, поэтому давление паров вещества оказывается малым, что уменьшает ширину линий. Основными причинами уши-рения линий в гейслеровых трубках являются допплеровское уширение и штарковское уширение, обусловленное внешними и внутренними ионными полями. [c.60]

Атомные пучки. Источники света с атомными пучками дают возможность наблюдать исключительно узкие спектральные линии. В таких источниках светится пучок атомов, движущийся направленно в высоком вакууме [61, 117]. Преимущество атомных пучков заключается в практическом устранении допплеровского уширения линий. Это достигается тем, что наблюдение ведется в направлении, перпендикулярном к на11равленшо движения атомов. Другие Виды уширения спектральных линий в атомных пучках весьма малы и практически не оказывают влияния на ширинуспектральных линий. [c.64]

В некоторых случаях уширением за счет столкновений пренебречь нельзя, и тогда данные хорошо аппроксимируются наложением гауссовой и лоренцевой форм линии [15]. Так как допплеровское уширение и уширение за счет столкновений независимы, то форму линии можно вычислить так же, как говорилось выше, т. е. считая, что каждая бесконечно малая часть чисто допплеровской линии испытывает лоренцево уширение. Тогда нормированная функция, описывающая форму линии, имеет вид [9 [c.237]

Типичная ширина допплеровски уширенной линии усиления в ксеноне на длине волны 2,026 мк равна Avd = 210 Ю Мгц. Поскольку в выражение для ширины допплеровской линии входит эквивалентная температура атомов, можно найти последнюю, измерив величину Avl> [c.397]

Долговременная стабильность газового лазера определяется тем, что он может работать только в той части допплеровски уширенной линии, где усиление превышает потери [6]. Нижний предел данной стабильности есть [c.414]

Полную мощность шумов на выходе найдем, умножая (9.38) на зависящий от частоты коэффициент усиления G(v) и интегрируя затем в пределах допплеровски уширенной лршии. Можно показать, что в результате мы получим выражение (9.20) в предположении гауссовой формы линии с полушириной [c.478]

Тепловое возбуждение в газе приводит к уширению линий, вследствие чего полуширина линии оказывается пропорциональной YTIm, где т — атомный вес элемента. Для высоких температур и не очень тяжелых атомов полуширину линии легко измерить. Таким образом, допплеровское уширение дает удобный метод для измерения температур этот метод особенно ценен при измерении кинетической температуры, которая спектроскопически не может быть непосредственно измерена никаким иным способом. [c.300]

К сожалению, спектральные линии уширяются также вследствие других причин (столкновения, внутренний штарк-эффект и т. п.). Поэтому Б тех случаях, когда для измерения температуры используется допплеровское уширение, следует прежде всего тщательно выяснить, не присутствуют ли одновременно другие факторы, вызывающие уширение. Для большинства источников света, к сожалению, установлено, что уширение линий благодаря другим причинам совершенно затемняет допплеровское уширение, что делает невозможным измерение температуры с помощью эффекта Допплера. [c.300]

При достаточно низком давлении ширина спектральной линии (если исключить тонкую и сверхтонкую структуру) преимущественно определяется допплеровским уширением и прямое измерение полуширины линии приводит к определению температуры. Однако это весьма трудные измерения, так как при этом необходима аппаратура высокой разрешающей силы. Например, линия ОН, соответствующая v = 31,727 м (3151 А), при температуре газа 2000° К должна была бы иметь полуширину 0,246 С.М (0,0244 А). Чтобы определить температурз с точностью до 1% (20°С), полуширина должна быть измерена [c.362]

Достижение предела спектрального разрешения, определя-елюго уже не инструментальной шириной монохроматора, а естественным уширением линий исследуемого вещества. Это особенно существенно для спектроскопии газов в инфракрасной области, где только на уникальных установках удавалось достичь спектрального разрешения порядка 0,01 см (фурье-спектрометры), тогда как с лазером, благодаря его высокой монохроматичности эта величина может быть порядка 10 см что примерно в 100 раз меньше допплеровской ширины спектральных линий. Кроме этого, с помощью специальных методов нелинейной лазерной спектроскопии [22], основанных, например, на явлении насыщения поглощения (уменьшение уровня поглощения при высоких интенсивностях излучения), стало возможным изучать тонкую структуру спектральных линий, скрытую для обычных линейных методов допплеровским уширением. [c.438]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...