Уширение линий допплеровское

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

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]

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

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]

В большинстве газовых лазеров рабочее давление порядка 10-3 тор, так что основной вклад в уширение линии вносит допплеровский сдвиг частоты излучения. При не очень точном описании газоразрядного источника с распределением скоростей Максвелла — Больцмана получают.распределение интенсивности в виде [4] [c.322]

Сверхтонкая структура и эффект изотопического сдвига также часто могут приводить к уширению спектральной линии. Такие эффекты вызываются электрическим и магнитным взаимодействиями ядер с окружающими их электронными оболочками. В случае магнитно-дипольного взаимодействия вырождение одиночных энергетических уровней снимается, уровень расщепляется на ряд уровней, общее число которых зависит от суммарного момента количества движения системы. Если это расщепление меньше допплеровской ширины или такого же порядка, то структура остается неразрешенной и излучение системы уровней выглядит как симметрично уширенная линия. Кроме того, электростатическое взаимодействие зависит от радиуса заряженного ядра. Так как этот параметр различен для каждого изотопа одного и того же элемента, испускаемое излучение будет представлять собой комбинацию излучений каждого изотопа. Излучение будет немного сдвинуто по частоте и даст уширенную неразрешенную линию. Уширение, типичное для таких эффектов, составляет величину порядка 0,1 см . Эффекты изотопического [c.323]

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]

ДОППЛЕРОВСКОЕ УШИРЕНИЕ ЛИНИЙ [c.300]

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]

Задача 32. Определить связанное с тепловым движением молекул газа допплеровское уширение линии испускания, если известно, что неподвижная молекула газа испускает свет с частотой шо, что температура газа в и масса отдельной молекулы т. [c.116]

Допплеровское уширение линии 116 [c.428]

Диамагнетизм свободных электронов — 546, 552 Допплеровское уширение линии — 404 [c.797]

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]

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]

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]

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

Гауссовский СК спектральных линий реализуется, когда уширение обусловлено эффектом Допплера. Допплеровский контур спектральной линии описывается формулой [c.62]

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]

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

Поскольку допплеровское и естественное уширения вызываются совершенно независимыми процессами, суммарный показатель поглощения можно вычислить, считая каждую часть допплеровской линии уширенной за счет естественного затухания или наоборот. [c.237]

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]

Уширение линий в газах почти целиком обусловлено допплеровским движением атомов. Это следует из того, что лазеры обычно работают при давлениях 1 —10 тор. Таким образом, мы не будем рассматривать перечисленные выше пункты 3 и 5, а отошлехМ читателя к соответствующей литературе [9 [c.237]

При неоднородно уширенной линии атомы, участвуюидие в поглощении и усилении, действуют независимо. В большинстве газовых лазеров линия представляет собой неоднородно уширенную допплеровскую линию. [c.238]

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]

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]

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]

На рис. 33 дана также и огибающая частотного спектра. Мы уже отмечали раньше, что излучение лазерами монохроматического света происходит лишь благодаря переходу атомов из метастабильного состояния в основное. Однако даже при таком переходе между двумя уровнями мы не получаем строго монохроматического света. На опыте мы всегда обнаруживаем, что спектральная линия имеет ширину. Происходит это по двум причинам. Во-первых, существует так называемое допплеровское уширение линии и, во-вторых, — релаксационное уширение. Оба эти эффекта по сути дела являются следствиями беспорядочного движения излучающих атомов. Таким образом, хотя переход атомов происходит только между двумя энергетическими уровнями и каждому переходу соответствует чрезвычайно узкая спектральная линия, тем не менее суммарная спектральная линия, которую мы видим, имеет значительный разброс по частоте. Обычно эта ширина (разброс по частоте) называется естесгвеппой шириной линии. [c.54]

Схема установки ААА включает независимым источник излучения света с частотой v, равной частоте аыа-литич, линии определяемого элемента атомизатор, преобразующий пробу в атомарный пар спектрофотометр. Свет, прошедший сквозь атомный пар, систе.чой линз направляется на входную щель спектрофотометра, интенсивность аналитич. спектральной линии / и на выходе регистрируется фогоэлектрич. методом. Поскольку естественная ширина спектральной линии постоянна, зависит только от времени жизни возбуждённого состояния и обычно пренебрежимо мала, разница контуров линии испускания и поглощения определяется в осн. допплеровским Av и лоренцеяским Av уширения.ии [c.618]

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]

Практическая реализация этого метода измерения температур пламени сопровождается часто значительными трудностями, обусловленными тем, что наблюдаемый контур спектральной линии вызван не только допплеровским ушир ением, но и так называемым лоренцов-ским уширением. Последнее появляется вследствие столкновения молекул газа между собой и зависит от плотности газа и эффективных сечений молекул. При нормальном атмосферном давлении и не слишком высоких температурах лоренцовское уширение оказывается значительно больше допплеровского. Только при давлениях 0,01 атм и ниже можно наблюдать достаточно чистый допплеровский контур. [c.421]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...