Контур спектральной линии доплеровский

Доплеровский и лоренцев контуры спектральных линий значительно различаются по своей форме. Если сопоставить доплеровский и лоренцев контуры линий при одинаковых ширинах [c.11]

Рис. 1.3. Доплеровский (D) и естественный (е) контуры спектральной линии при одинаковой ширине (AVд = Avg) и одинаковой интегральной

Другая причина уширения спектральных линий — эффект Доплера. Спектр излучения, испущенного движущимся атомом, в лабораторной системе отсчета сдвинут по Частоте. Излучающие атомы в источнике совершают хаотическое тепловое движение, и полный спектр излучения источника определяется наложением сдвинутых друг относительно друга одинаковых спектральных распределений отдельных атомов. В случае свечения газоразрядной плазмы низкого давления столкновения излучающих атомов происходят редко, и эти спектральные распределения обусловлены радиационным затуханием, т. е. даются сдвинутыми лоренцев-скими контурами (1.92). Наложение этих контуров дает спектральную линию излучения источника с шириной, зависящей от температуры. Эта доплеровская ширина для водорода при комнатной температуре почти в 500 раз больше естественной. [c.58]

Уширение спектральной линии за счет эффекта Доплера обусловлено тем, что частота vo квантового перехода в движущейся молекуле, составляющая скорости которой в направлении луча зрения равна V, в соответствии с принципом Доплера смещена на величину Дv = vot /i . При максвелловском распределении молекул по скоростям доплеровский контур имеет вид гауссовского распределения [c.187]

Информация, содержащаяся в поглощаемом или испускаемом спектре, чрезвычайно велика. Например, присутствие в спектре плазмы какой-либо спектральной линии свидетельствует о наличии соответствующего элемента на определенной ступени ионизации. Контур спектральной линии во многих случаях позволяет найти кинетическую температуру излучающих частиц (по доплеровскому ущирению) или концентрацию заряженных частиц (по щтарковскому ущирению). По энергии, излучаемой в пределах линии, можно найти температуру возбуждения и концентрацию частиц данного сорта. [c.232]

Т. к. при А. л. в световую энергию переходит энергия теплового движения атомов, происходит охлаждение вещества (эффект оптич. охлаждения). Этот эффект становится существенным в разреженном газе при возбуждении фотолюминесценции лазерным излучением с Частотой, соответствующей д,т1инповолновой части доплеровского контура спектральной линии поглощения, Такие кванты благодаря эффекту Доплера будут поглощаться атомами, летящими навстречу лучу света при этом атомы получают имнульс квантов и тормозятся. При люминесценции эти атомы испускают кванты с частотой, соответствующей центру доплеровского контура линии, т. е. с большей энергией, чем кванты возбуждающего света. С помощью оптич. охлаждения за счёт А. л, можно понизить кииетич, энергию отд. ионов до величин, соответствующих те.чпературам до 10-4v [3]. [c.108]

УШИРЁНИЕ СПЕКТРАЛЬНЫХ ЛИНИЙ—физ. процессы, приводящие к немонохроматичности спектральных линий и определяющие их контуры. Любое воздействие на излучающую или поглощающую квантовую систему (атом, молекулу) влияет на контур спектральной лилии (ширину и сдвиг). Радиац. затухание ответственно за естественную ширину спектральной линии. Тепловое движение в газе приводит к доплеровскому уширению. Взаимодействие атома или молекулы с окружающими частицами вызывает уширение, сдвиг и асимметрию контура спектральной линии, зависящие от сорта возмущающих частиц и характеристик их движения. [c.262]

Доплеровский и Лоренцов контуры спектральных линий значительно различаются по своей форме (рис. 1.3). [c.11]

Определение концентрации электронов. Оно основано на теоретических расчетах контуров спектральных линий. Контур линии позволяет определить концентрацию электронов, если основной причиной, вызывающей уширение линии, является штарковский эффект. При больших концентрациях электронов (Л е> Ю сж- ) и не очень высоких температурах (7< 10 °К) контур большинства линий мало искажается доплеровским уширением. На крыльях линии (даже при доплеровских уширениях, сравнимых со штарковскими) контур линии определяется только штарков-ским уширением. Для определения концентрации электронов чаще всего применяются линии водорода, так как для них наблюдается линейный эффект Штарка. [c.363]

Где /о — спектральная плотность интенсивности излучения в центре линии на частоте ыо. Описываемый выражением (1.104) контур спектральной линии имеет колоколообразную форму с быстро (экспоненциально) спадающими крыльями (рис. 1.24). Он называется гауссовым, так как совпадает с кривой нормального закона распределения Гаусса. Ширину доплеровской линии Лыдо,, определим из (1.104) как разность частот, при которых интенсивность равна половине ее максимального значения. Полаг я /(ы)=/о/2, находим [c.59]

Нетрудно показать, что контур линии при таком уширении будет гауссовским. Доплеровская ширина спектральной линии б д зависит от длины волны излучаемого света и пропорциональна V т/м, где Т — термодинамическая температура гаал, М — его молярная масса. Она в среднем более чем на два порядка превышает естественную ширину спектральной линии, обуслов ленную процессами излучения. В грубом приближении можно [c.232]

Доплеровское уширение спектральных линий в значительной степени лимитирует возможности оптической спектроскопии высокого разрешения. Известно (см. 5.7), что, увеличивая коэффициент отражения зеркал интерферометра при высокой точности их изготовления, повышая расстояния между отражающими поверхностями и используя сложные интерфером.етры (мультиплексы), можно довести разрешающую силу интерферометра до значения порядка 10 и даже более. Однако при реализации столь большой разрешающей силы в оптических экспериментах часто возникают серьезные затруднения. Конечно, могут появиться задачи, при которых требуется с высокой точностью записать широкий контур, но если обратиться к возможности раздельного наблюдения двух близких по длине волны линий при учете неизбежных флуктуаций источника, то, даже используя прибор высокой разрешающей силы, нельзя их разрешить, если доплеровские контуры сильно перекрываются. Нетрудно оценить ту область, где возникают такие перекрытия пусть л = 5000А и 6Лдо = 0,005А тогда У./ЪУ. 10 , что и объясняет трудность реализации разрешающей силы, если она составляет несколько миллионов. [c.393]

Оптические реперы. Используемые в СВЧ-диапазоне методы получения узких спектральных линий оказались не применимыми в оптич. области спектра (доплеровское уширение мало в СВЧ-диапазоне). Для О. с. ч. важны методы, н-рые позволяют получать резонансы в центре спектральной линии. Это даёт возможность непосредственно связать частоту излучения с частотой квантового перехода. Перспективны три метода метод насыщенного поглощения, двухфотонного резонанса и метод разнесённых оптич. полей. Осн. результаты по стабилизации частоты лазеров получены с помощью метода насыщенного поглощения, к-рый основан на нелинейном взаимодействии встречных световых волн с газом. Нелинейно поглощающая ячейка с газом низкого давления может находиться внутри резонатора лазера (активный репер) и вне его (пассивный репер). Из-за эффекта насыщения (выравнивание населённостей уровней частиц газа в сильном поле) в центре доплеровски-уширен-ной линии поглощения возникает провал с однородной шириной, к-рая может быть в 10 —10 раз меньше доплеровской ширины. В случае внутренней поглощающей ячейки уменьшение поглощения в центре линии приводит к появлению узкого пика на контуре зависимости мощности от частоты генерации. Ширина нелинейного резонанса в молекулярном газе низкого давления определяется прежде всего столкновениями и эффектами, обусловленными конечным временем пролёта части- [c.451]

В разреженном газе контур линии Р. и. определяется доплеровским уширенцел спектральных линий и его ширина зависит от угла рассеяния. Если спектральная линия атома испытывает дополнит, уширение Г и сдвиг А за счёт соударений, а Р. и. возбуждается монохроматич. излучением, то спектр Р. и. состоит из излучения той же частоты (Oj и лоренцевского контура с максимумом на частоте ш А и с шириной Г уе- В том случае, когда столкновения приводят лишь к сдвигу фазы волновой ф-ции атомного состояния, отношение интенсивностей этих компонент Р. и. равно Уе/Г. При наличии неупругих столкновений отношение интенсивностей будет другим и в спектре Р. и, возможно появление дополнит, линий. [c.313]

I режде чем исследовать форму спект- ральной линии, обусловленную эффектом Доплера, отметим принципиальное отличие между допле-ровским уширением и рассмотренными выше радиационным и столкновительным уширениями. Это различие заключается в следующем. Радиационное и столкновительное уширение обусловлены тем, что каждый атом излучает цуг волн ограниченной длительности, характеризуемый определенным спектром частот. Поэтому излучению отдельного атома соответствует весь профиль спектральной линии, так что невозможно приписать определенную частотную компоненту внутри излучаемой линии какому-либо отдельному атому источника (или группе атомов). Такой тип уширения обычно называют однородным. В случае доплеровского уширения излучению разных атомов соответствуют различные части профиля спектральной линии источника, т. е. возможна идентификация определенной группы атомов по интервалу излучаемых частот в пределах контура линии. Этот тип уширения называют неоднородным. [c.58]

Явление уширения спектральных линий имеет большое практич. значение. Из доплеровского уширения можно получить сведения о распределении излучающих частиц по скоростям. Уширение из-за взаимодействия позволяет оценить концентрацию возмущающих частиц. Иапр., метод измерения концентрации заряженных частиц в плазме но уширению спектральных линий является одним из наиболее точных. В ряде задач знание контуров спектра [ь-пых линий необходимо для определения прозрачности газа. Кроме того, уширение спектральных лппий является одним из очень немногих источников информации о взаимодействии атомов в сильновозбужденных состояниях. [c.419]

Первое из них связано с учетом достаточно тонких и пока еще недостаточно изученных в количественном плане эффектов трансформации контуров отдельных и перекрывающихся спектральных линий давлением воздуха (сдвиг, интерференция перекрывающихся линий, специфика уширения при переходе от столкновительного к доплеровскому контуру). Второе направление связано с накоплением и статистической обработкой информации о временных флуктуациях метеопараметров и концентраций поглощающих газов по вертикальной и наклонным трассам, а также с уточнением профилей концентраций малых газовых примесей ц короткоживущих компонентов молекулярной атмосферы (например, продукты химических реакций в озонном слое). Успешное решение этого вопроса требует накопления данных лидарных измерений газового состава атмосферы и расширения арсенала спектроскопических методов атмосферной оптики, использующих лазеры с управляемыми спектральными характеристиками. И, наконец, новым, практически не затронутым в научной литературе вопросом является вопрос разработки оптических моделей нелинейно поглощающей атмосферы. Его возникновение связано с увеличением энергии и мощности современных лазеров, применяющихся для исследований атмосферы, до уровней появления нелинейных спектроскопических эффектов. [c.214]

Рис. 2.12. Деформащ1я доплеровски уширенного контура резонансного ансамбля атомов, свидетельствующая о его охлаждении (кривые 1-3), при селективном воздействии на него лазерного излучения с узкой спектральной линией, перестраивающе-ся от дальнего красного крыла (а) ближе к центру резонансной линии б, в)

ТО в спектральном контуре поглощения (усиления) этой волны образуется провал на частоте Длительность существования провала определяется временем жизни частиц на возбуждённом уровне. Перестройкой частоты пробного пучка удаётся измерить естеств. форму линий перехода, совпадающую с формой провала в насыщенном спектре поглощения (усиления) и обычно скрытую неоднородным (в газе — доплеровским) уширением. Этим методом можно также определить времена релаксации двухуровневой системы, Т. о., Н. с. позволяет измерять параметры одиночного оптич. резонанса, не поддающиеся измерению методами линейной спектроскопии. Циркулярно поляризованная волна накачки может индуцировать в среде гиротропию для пробной световой волны. [c.306]

Применительно к линиям поглощения Н2О сдвиг центра линии давлением воздуха рассматривался в теоретических работах [20, 24]. Экспериментальные измерения величины сдвига между центрами лоренцовского и доплеровского контуров проводились для нескольких линий поглощения Н2О в спектральных областях 5 мкм 23, 22], 0,94 мкм [25], 0,72 мкм [17], 1,06 и 0,69 мкм [40]. Максимальное значение сдвига (0,040 см атм ) было зарегистрировано в области 0,72 мкм [17] (рис. 5.10). [c.155]

У.З. В когерентной амплитудной АСКР измеряется спектральный контур квадрата модуля соответствующей кубической восприимчивости. Определите форму спектра сигнала АСКР вблизи комбинационного резонанса, имеющего в спонтанном КР гауссову форму (например, доплеровски ущиренную линию КР в газе малой плотности). Оцените щирину получаемого резонанса на уровне 0,5 от максимума в единицах соответствующей щирины гауссовой кривой. [c.282]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...