Ширина линии допплеровская

Наконец, следует упомянуть, что во всех газовых источниках света мы всегда имеем дело со светящимися атомами газа, летящими с довольно большими скоростями по всем направлениям (скорости от 100 м/с до 2 км/с в зависимости от молекулярного веса газа и его температуры). Вследствие допплеровского смещения спектральные линии оказываются расширенными. При значительном разрежении газа, когда столкновения между светящимися атомами и окружающими частицами сравнительно редки, явление Допплера служит главной причиной, определяющей ширину спектральной линии. Наблюдение уширения спектральных линий в указанных условиях также является подтверждением эффекта Допплера. Удалось установить, например, что при охлаждении такого источника жидким воздухом ширина линий уменьшалась соответственно уменьшению средних молекулярных скоростей. [c.440]

До сих пор мы считали излучение строго монохроматичным, однако в действительности спектральные линии имеют конечную ширину. Поэтому под интенсивностью линии следует рассматривать интегральную интенсивность, распространенную на всю ширину линии. Ограничимся случаем допплеровского контура линии причем будем считать, что как линия испускания, так и линия поглощения имеют одинаковый контур. Тогда по формуле (12) 70 коэффициент поглощения можно представить в виде [c.415]

ДОППЛЕРОВСКАЯ ШИРИНА ЛИНИЙ [c.481]

Допплеровская ширина линий [c.481]

Из формулы (6), которая уже приводилась нами в 70 (см. также рис. 214), видно, что допплеровская ширина линии ДХд — Подставляя в (6) вместо R и с их численные значения, получим [c.483]

Значения допплеровской ширины линий ДХд для различных элементов при разных температурах [c.483]

В искусственных источниках света с атомными или молекулярными пучками, где скорости частиц распределены в небольшом телесном угле, вид контура зависит от направления наблюдения. При наблюдении перпендикулярно к оси пучка, контур сужен и несколько изменен по форме по сравнению с обычным допплеровским контуром [ ]. Таким путем удается получить линии, ширина которых соответствует ширине обычного допплеровского контура при температуре Т 2—З К. [c.486]

ДОППЛЕРОВСКАЯ ШИРИНА линий 487 [c.487]

Здесь Avд — допплеровская ширина линии, — ширина дисперсионного [c.514]

Малая угловая расходимость лазерного луча в сочетании с другими положительными свойствами, отмеченными выше, позволяет использовать его для анализа потоков молекул или атомов. Наиболее интересные применения лазеров для этих целей сводятся к следующему если лазерный луч направить поперек движения потока молекул, то это приведет к уменьшению объема взаимодействия и неоднородности допплеровского контура. При этом также произойдет уменьшение неоднородности ширины линии за счет столкновений. Регистрация спонтанной флуоресценции от возбужденных таким образом молекул позволяет определить их поглощательные характеристики. [c.223]

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]

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]

Подобный способ монохроматизации позволяет как гасить те или иные компоненты сверхтонкой структуры спектральной линии, так и сужать линии до ширины меньше допплеровской. При соответствующем выборе параметров (температура поглощающих паров, толщина поглощающего слоя, величина магнитного поля) ширина отфильтрованного излучения может быть получена в пределах 7-10 — 5-10 см- . Использование паров йода в качестве поглощающего вещества позволяет получать достаточно узкую резонансную линию X = 546 нм. весьма распространенную в монохроматических источниках света. [c.77]

Для неоднородно уширенной линии допплеровская ширина велика по сравнению с естественной. В предельном случае [c.238]

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]

Av ) — допплеровская ширина линии [c.358]

Так как при выбранных выше размерах расстояние между порядками больше допплеровской ширины линии (Avd [c.398]

Для того чтобы при измерении ширины линии, которая согласуется с теоретическим значением допплеровской ширины, ненасыщенное усиление было мало, желательно иметь трубку с малым усилением. Поскольку же усиление и диаметр трубки в газовых лазерах, которым присущ ограничивающий эффект амбиполярной диффузии, связаны по меньшей мере обратным соотношением, то наиболее простое решение — взять такой же усилитель, но с большим диаметром трубки ( l см). Тогда (в случае неоднородно уширенной линии) измеренная ширина линии будет совпадать с теоретической допплеровской шириной при условии, что правильно выбрано значение средней атомной температуры [34. [c.400]

Нижний предел долговременной стабильности газового лазе ра оказывается также нижним пределом его воспроизводимости. Поскольку лазер должен генерировать в пределах допплеровской ширины линии, мы имеем / >2 10 , но его легко можно настроить так, чтобы он работал в одном типе колебаний, и тогда 2 10 . [c.416]

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]

Поскольку формулы (9.18) и (9.19) связывают шумы во всей полосе усилителя с характеристиками местного шума в максимуме профиля усиления Go, они пригодны для определения характеристик шумов усилителя в частотной полосе, ширина которой значительно меньше допплеровской ширины линии. [c.460]

В ионных лазерах проблема шумов, связанных с модами, менее серьезна (несмотря даже на то, что в них ширина допплеровских линий в 3—5 раз превышает ширину линий гелий-неоновых лазеров, работающих в видимой области спектра ), поскольку благодаря большому усилению в ионных лазерах сильно облегчается применение внутри резонаторов дополнительных эталонов Фабри — Перо для подавления нежелательных частот. [c.472]

Синхронизация мод возможна в тех газовых лазерах, в которых расстояние между зеркалами допускает существование нескольких осевых мод в пределах допплеровской ширины линии. Гелий-неоновые лазеры с расстоянием между зеркалами от 39 до 250 см генерируют импульсы вследствие самосинхронизации мод с частотами повторения от 60 до 380 Мгц. Попытки добиться самосинхронизации мод в мощных ионных аргоновых лазерах пока что были неудачными. Это согласуется с теоретическими выводами о том, что в лазерах, в которых расстояние между осевыми модами либо очень мало, либо очень велико по сравнению с допплеровской шириной линии, самосинхронизации мод не происходит [42]. Если в газовом лазере с непрерывным излучением (входящем в некую систему связи) произойдет синхронизация мод, то искажения из-за таких световых импульсов, пиковая мощность которых может в 20 раз превышать средний уровень мощности, сделают всю систему бесполезной с точки зрения передачи сигналов на световой несущей. [c.473]

В гелий-неоновых лазерах самосинхронизация мод происходит, когда добротность резонатора понижена за счет внесения постоянных потерь (т. е. при модуляции или селекции длин волн и т. д.) или когда слишком велика прозрачность выходного зеркала. Необходимо следить за характером выходной мощности газового лазера с непрерывным излучением, чтобы быть уверенным, что световой поток свободен от этого дефекта. Если обнаружен такой источник помех, то его можно устранить увеличением коэффициента отражения зеркала, уменьшением отражения от поверхностей оптических элементов, расположенных внутри резонатора, увеличением мощности возбуждения (если лазер уже не работает в области насыщения) или выбором лазера, размеры и допплеровская ширина линии которого более соответствуют данному применению. [c.474]

Рассмотрим сперва случай, когда естественная ширина ЛИНИИ значительно больше допплеровской ширины, т. е. [c.250]

Из формулы (8) видно, что лоренцовская ширина линии пропорциональна концентрации атомов при постоянном она, как и в случае допплеровской ширины, пропорциональна [c.491]

Для случая смешанного контура — допплеровского и дисперсионного — расчет влияния самопоглощения на контур линии испускания проведен Л. М. Биберманом и Е. М. Новодворской [5i-52j значений < 2 полученная ими зависимость ширины линии от y.qI приведена на рис. 290. Здесь [c.518]

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]

Насьвдение усиления, которое в лазерах с неоднородно уширенными переходами приводит к образованию провалов, когда мощность ограничена областью частот, малой по сравнению с неоднородной шириной линии [45], исследовалось экспериментально для линии 3,392 мк в гелий-неоновом лазере [46]. Было установлено, что для неона переход 3 2 — З/74 соответствует длине волны X = 3,392 мк и что этот переход начинается с того же самого верхнего уровня, что и переход с X = 6330 А. Наблюдавшееся усиление (50 дб/м) было приблизительно в 65 раз больше соответствующего усиления на переходе с X = 6330 А. Большее усиление объясняется тем, что при X = 3,392 мк допплеровская ширина линии в 5,4 раза уже, инверсия заселенности в 2,5— 3 раза больше и сила осциллятора в 4—5 раз больше, чем для перехода на длине волны X = 6330 А. [c.263]

При более простом анализе, который, впрочем, дает ширину линии Av в пределах экспериментальных ошибок, линия рассматривается как неоднородная. Это означает, что мы пренебрегаем радиационной шириной линии по сравнению с допплеровской (Avjv Avd) и в соответствии с этим полагаем l/R O. Тогда мы получаем выражение [c.272]

Рассмотренный ниже пример гелий-неонового лазера, работающего на длине волны 1,15 мк, показывает, что применение интерферометра Фабри — Перо обеспечивает практически необходимое разрежение мод для возникновения генерации на одной или нескольких оптических частотах, а также оптическую обратную связь, которая необходима в случае переходов с низким усилением. Ширина допплеровской линии для перехода на длине волны 1,15 мк приблизительно равна Avd = 800 Мгц, тогда как естественная ширина, определенная по времени жизни спонтанного излучения с помощью уравнения (5.48), приблизительно равна Avjv = 80 Мгц. Частотный интервал между осевыми модами лазера при расстоянии между зеркалами 1 м ( l2d == = 150 Мгц) превышает естественную ширину линии, что обеспечивает попадание пяти или шести основных мод в полную ширину линии для резонатора без проводящих стенок. Если бы стенки резонатора были металлическими, то, как следует из выражения (5.5), число мод приближалось бы к 10 . [c.300]

В газовых лазерах линия почти всегда неоднородно уширена. Допплеровская ширина линии намного больше естественной, или радиационной, ширины линии. Частота атомных столкновений намного меньше частоты актов спонтанного высвечивания возбужденного состояния. Ширину данной линии можно с хорошим приближением принимать равной допплеровской ширине линии до тех пор, пока коэффициент ненасыш,енного усиления мал. Если допплеровскую ширину линии можно принимать за ширину данной линии в случае показателя усиления (1//) (dZ/dz), то в случае обш,его усиления (/вых//вх) при больших значениях ненасьаденного усиления этого делать нельзя. Тогда ширина линии оказывается равной лишь доле допплеровской ширины, так как для разных частей линии усиление неодинаково. [c.397]

Измеряя зависимость ширины линии от интенсивности входного сигнала для перехода с большим усилением (как, например, 3,39 мк в гелий-неоновом лазере), мы получаем ширину линии данного усилителя, которая для трубок с малым диаметром меньше допплеровской ширины и возрастает при увеличении интенсивности входного сигнала. Такой непонятный на первый взгляд результат объясняется довольно просто. При низком уровне входного сигнала усиление пенасыщено и велико. За счет зависимости усиления от частоты линия сильно сужается (примерно в 3 раза). Когда интенсивность входного сигнала возрастает и наступает насыщение усиления (т. е. усиление уменьшается с увеличением интенсивности), сужение линии, вызванное усилением, уменьшается и кажущаяся ширина линии увеличивается. При больших интенсивностях входного сигнала ширина полосы усилителя, работающего в режиме насыщения усиления, может быть даже больше допплеровской ширины линии. В установке, описанной выше, ширина линии, суженной за счет усиления, равна приблизительно 125 при G = 5000. В то же время допплеровская ширина линии для перехода на длине волны 3,39 мк равна 340 Мгц, а естественная, или радиационная, ширина линии равна 25 Мгц. Подробнее теория сужения линии излагается в работе [37]. [c.400]

Световое излучение большинства мощных газовых лазеров, работающих на моде TEMqq, состоит из множества дискретных частот, притом все они находятся в пределах допплеровской ширины линии данного лазерного перехода. Расстояние между этими дискретными частотами точно равно расстоянию между осевыми модами /2L. Рассмотрим гелий-неоновый лазер с длиной волны излучения 633 нм и длиной резонатора 2 м. По формуле (9.9) получаем, что допплеровская ширина линии при температуре атомов 500° К приблизительно равна 1500 Мгц. Расстояние меладу осевыми модами равно 75 Мгц. Если усиление достаточно, то такой лазер может генерировать до 20 дискретных частот. Практически одновременно будут существовать от 5 до 10 из этих частот. [c.471]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...