Естественная ширина линии излучения

Естественная ширина линии излучения 3 [c.63]

Естественная ширина линии излучения очень мала. Для оптических частот у/еоо Ю . Если при анализе некоторого вопроса изменение частоты примерно на 1/10 ООО ООО от- частоты соо не имеет значения, то можно считать, что все излучение приходится на частоту Шо, и рассматривать излучение как монохроматическое. Такое приближение справедливо в большинстве случаев, рассматриваемых в оптике. Лишь в некоторых ситуациях приходится принимать во внимание конечность естественной ширины линии излучения. [c.66]

Естественная ширина линии может быть реализована только в излучении неподвижного и изолированного от окружения атома. Естественная ширина линии излучения в классической интерпретации обусловлена конечной продолжительностью времени излучения. [c.68]

Ударное уширение. В газе при комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении время, в течение которого излучение атома не нарушается взаимодействиями, имеет, порядок то 10" с. Если учесть, что время т естественного излучения в (9.31) имеет порядок 10 с, то в процессе излучения атом испытывает свыше сотни нарушений процесса излучения. При каждом таком нарушении происходит изменение режима излучения, как бы его прерывание. После этого излучение продолжается с прежней частотой юо. Это означает, что фаза испускаемой волны в момен - нарушения рея има излучения изменяется случайным образом. Весь процесс излучения разбивается как бы на отдельные акты излучения, продолжительность которых равна промежуткам времени между последовательными нарушениями режима излучения. Это приводит к уширению линии излучения. Поскольку время между нарушениями режима излучения примерно в 100 раз меньше всей продолжительности излучения, ширина линий оказывается в рассматриваемых условиях примерно в 100 раз больше естественной ширины линии излучения. Это уширение называется ударным, поскольку является следствием соударений атомов. [c.69]

Для вычисления ударного уширения примем естественную ширину, линии излучения равной нулю. Ввиду случайного характера, соударений время между последовательными столкновениями подчиняется распределению Пуассона, т, е, вероятность того, что время между последовательными столкновениями заключено между и +6 равна [c.69]

Излучение лазера представляется наиболее близким к идеальной монохроматической волне. Эффективная ширина каждой из компонент линии газового лазера в результате ряда причин оказывается даже меньше указанного выше предела (10 —10 А, тогда как естественная ширина линии составляет -10 А), а мощность, излучаемая в столь узком интервале волн, относительно велика. Так, неон-гелиевый лазер, генерирующий излучение с длиной волны 6328 А, обычно имеет мощность порядка нескольких милливатт. В некоторых других газовых лазерах [c.34]

Простые расчеты показывают, что ширина полученного при этом гауссова контура значительно (в десятки раз и более) превышает естественную ширину линии. Как и следовало ожидать, это уширение зависит от температуры газа, его молекулярного (атомного) веса и частоты излучения [c.67]

Величина 7 называется коэффициентом затухания, а х—временем затухания. В результате затухания излучение не может определяться одной единственной частотой v, но характеризуется набором частот, распределенных в некотором интервале. Другими словами, линия перестает быть строго монохроматической и оказывается расширенной (естественная ширина линий, см. 83). Однако пока мы не будем принимать во внимание естественного расширения линий, а предположим, что линии расширены лишь за счет беспорядочного теплового движения атомов (осцилляторов) в силу принципа Допплера ( 84). Тогда по отношению к каждому отдельному осциллятору сохраняются в неизменном виде формулы (I) — (4), расширение же линий определяется тем, что отдельные атомы движутся с разными (по величине и направлению) скоростями по отношению к спектральному прибору. с помош.ью которого линия наблюдается. В этом случае формула (5) относится к полному (интегральному) излучению, приходящемуся на всю линию в целом. [c.391]

В 1958 г. Р. Мессбауэр показал, что при некоторых условиях (достаточно низкая температура, мягкое у-излучение, жесткая связь ядер в кристалле) в спектре поглощения у-квантов появляется узкая линия (сплошная на рис. 203), максимум которой соответствует энергии ядерного перехода Е = Ео. Если по каким-либо причинам (под действием любого поля) энергия перехода, т. е. разница возбужденного и основного уровней, изменяется в источнике или в поглотителе на АЕ, причем АЕ > Г (здесь Г — естественная ширина линии резонансного поглощения, Г — Й/т h — h/2n, h — постоянная Планка, а т — среднее время жизни возбужденного состояния ядра), то линия резонансного поглощения исчезает. Однако ее можно получить вновь, используя [c.460]

Отметим в заключение, что известные в настоящее время наиболее монохроматические излучения (линии Кг при Г = 63° К) позволяют осуществить интерференцию с разностью хода порядка 1 м, соответствующую времени корреляции порядка до 3-10 сек (это время определяется глазным образом эффектом Допплера, а не естественной шириной линии, соответствующей более длительному интервалу времени). [c.279]

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]

Нижний предел ширины спектрального интервала, который дают обычные спектроскопические источники света, обусловлен разными факторами в зависимости от давления. Естественная ширина линии источника — это теоретическая ширина линии, обусловленная реакцией излучения на классически излучающий диполь [2]. В квантовой механике естественную ширину линии связывают с вероятностью перехода на нижние уровни [S. В принципе минимальную ширину линии можно найти из соотношения неопределенностей [c.322]

Лоренцева форма линии излучения образуется при естественных , условиях излучения, когда единственным фактором, влияющим на, излучение осциллятора, является радиационное затухание. Поэтому эта форма линии часто называется естественной формой линии излучения, а ширина линии излучения — у-естественной шириной. [c.66]

Из явлений микромира отметим эффект Комптона (см. 9.6), при котором рентгеновское излучение передает часть своего импульса электронам, на которых оно рассеивается, и тем самым сообщает этим электронам отдачи большие скорости. Импульс излучения обнаруживает себя также в отдаче , которую испытывает атомное ядро при испускании гамма-лучей. Это явление вполне аналогично отдаче ружья при выстреле. Эффект отдачи в принципе существует и при испускании света атомами, но в оптической области он приводит к ничтожному сдвигу частоты испускаемого света (значительно меньшему естественной ширины линии). [c.171]

Рентгеновские лучи, падающие на материал, обладают хроматической когерентностью вдоль направления волнового вектора к, которая определяется естественной шириной линии характеристического излучения ДХ. Например, для /(а-линии медного излучения относительная ширина ДХ/Х порядка 10 % что соответствует значению длины хроматической когерентности /у = Х ДХ 10 см [98]. В направ- [c.238]

Вместо испускания и поглощения строго монохроматической линии с частотой ( А,а — Га, в) Й- экспериментально наблюдается испускание и поглощение излучения в некотором интервале частот с отличной от нуля шириной. Ширина линии, вообще говоря, зависит от условий эксперимента, например от давления и температуры исследуемого вещества, а также от его специфической материальной структуры. Основное значение имеет естественная ширина линии , к которой мы обратимся в первую очередь. [c.270]

Если спектр частот распространяющегося лазерного излучения попадает в промежуток между линиями поглощения, т. е. в интервал, где k(v) не изменяется, то нет необходимости учитывать форму спектра генерации лазера. Если же контур линии излучения /(v) перекрывается с контуром линии поглощения k(v) (резонансный случай), то значение пропускания атмосферной трассы определяется параметром a = Av/2v, где Av — ширина линии излучения. Подобная ситуация реализуется для излучения лазеров на СО2 и СО, а также для излучения лазеров, в которых в качестве рабочей среды используются молекулы, присутствующие в естественной атмосфере. [c.218]

Выражение для спектральной прозрачности атмосферы справедливо для идеального случая, когда ширина линии излучения источника Дve полагается равной 0. Спектр излучения реальных лазерных источников, естественно, имеет конечную ширину Дve= 0. Если в пределах спектрального интервала Ave коэффициент ослабления нельзя считать постоянным, то при лазерном зондировании регистрируется уже не спектральная прозрачность атмосферы, а функция пропускания, искаженная действием аппаратурной функции источника /(V—Уе), которая характеризует форму контура линии излучения с центром Ve. Наиболее сильное проявление этого факта имеет место, когда измеряется пропускание атмосферного канала в районе селективных линий поглощения атмосферных газов, спектральные ширины которых могут быть сравнимы или уже линии лазерного излучения. При этом реги- [c.34]

Естественная ширина линии, испускаемой атомом. Мы можем использовать уравнение (152) для получения простой классической оценки времени жизни свободно высвечивающегося возбужденного атома, излучение которого соответствует излучению электрического диполя. Нужно отметить, что результат, который мы получим, совпадет с экспериментально наблюденными значениями, хотя мы и не используем в своих оценках квантовую теорию. [c.338]

Щель спектроскопа помещается в Ог и через нее перпендикулярно Сх проходит свет, излучаемый атомами на отрезке атомного пучка, заключенного между х п х dx. При смещении спектроскопа параллельно Сх наблюдается экспоненциальное уменьшение интенсивности Нр-излучения, по закону I = = /оехр(—Кх), при К= 138 м . /о — интенсивность пучка при выходе из катода. Рассчитайте среднее время жизни т атомов водорода в возбужденном состоянии, т. е. время, требующееся для уменьшения интенсивности излучения в 1/е раз от ее первоначальной величины. Найдите естественную ширину линии Нр, предполагая, что время жизни нижнего уровня намного больше времени жизни возбужденного состояния. [c.344]

В случае атомных пучков, где сильно снижено влияние соударений а также (при наблюдении света, излучаемого перпендикулярно к направлению пучка) эффекта Допплера, можно приблизиться к условиям, когда х определяется затуханием из-за излучения. Соответствуюш ая ширина Дv называется естественной шириной линий. Естественная ширина линий в оптике порядка 10 герц. [c.563]

Долгое время считалось, что естественная ширина есть нижний предел спектральной ширины линий, предел, практически недостижимый. Возникновение оптических квантовых генераторов разрушило эту точку зрения. Испускание квантового генератора обусловлено вынужденными переходами между уровнями энергии, люминесценция — спонтанными. Именно поэтому контуры линий излучения и их ширины в обоих случаях качественно различны. Ширина линий излучения квантового генератора чаще всего во много раз меньше. Нужно отметить также, что такие линии обычно имеют структуру и состоят из большого числа чрезвычайно узких линий (так называемых мод ). Применяя соответствующие резонаторы, можно выделить и стабилизировать отдельные линии [c.25]

Однако ширина спектральной линии каждой индивидуальной гармоники лазера может быть значительно меньше естественной ширины линии лазера. А малая ширина спектральной линии, как мы уже знаем, говорит о высокой частотной когерентности. В связи с этим возникает проблема получения лазерного пучка, содержащего только одну из многочисленных гармоник. Многие лазеры излучают одновременно несколько гармоник. Существуют и другие лазеры, у которых происходит постоянное перескакивание с режима излучения одной гармоники на режим излучения другой. Очевидно, что оба эти явления ухудшают когерентность лазерного света. Чтобы уменьшить скачки режима работы лазера, обычно применяют высококачественный механический стабилизатор. Температурные колебания приводят к тому, что меняется расстояние между зеркалами, в результате чего изменяется частота излучаемого света (то есть вместо одной гармоники лазер начинает излучать другую). Однако, если использовать хорошие механические и тепловые стабилизаторы, можно добиться такого режима работы лазера, при котором он будет излучать только одну гармонику, что, как известно, соответствует высокой частотной когерентности лазерного света. [c.56]

Контур спектральной линии называется естественным, если он обусловлен только затуханием вследствие излучения. Соответственно ширина спектральной линии в этом случае называется естественной шириной. [c.39]

Наличие естественной ширины спектральной линии вытекает также из квантовой теории. Согласно квантовой теории, атомы (и молекулы) принимают не всевозможные значения энергии, а лишь дискретные, т. е. каждому атому соответствует совокупность значений энергии. Их и принято называть энергетическими уровнями. Отдельные уровни энергии графически изображаются с помощью горизонтальных линий. Расстояния между линиями в вертикальном направлении в выбранных масштабах выражают разность энергий между соответствующими их уровнями. При переходе атомов (или электронов) с верхних уровней на нижние происходит излучение, а при обратном переходе — поглощение. [c.41]

Помимо технических, существуют так называемые естественные причины уширения линий излучения квантовых генераторов, а именно броуновское движение зеркал и спонтанное испускание активной среды. Как показывают опыты и расчеты, спектральная ширина, определяемая естественными причинами, составляет 10 — 10 с , т. е. фантастически малую величину. [c.801]

Неопределенность в энергии возбужденного состояния приводит к немонохромэтичности -у-излучения, испускаемого при переходе ядра из возбужденного состояния в основное. Эту не-монохроматичность принято называть естественной шириной (Г) линии испускания улучей. В нашем примере Г 5 - 10 эв. Это очень малая величина по сравнению с энергией у-перехода Е — 129 кэв. Поэтому если бы существовал способ обнаружения изменения энергии на величину порядка естественной ширины линии излучения, то он дал бы возможность измерять энергию [c.176]

В принципе обнаружить изменение энергии на величину, равную естественной ширине линии излучения, можно при помощи резонансного поглощения -у-лучей. Резонансным поглощением -у-лучей называется процесс возбуждения ядра под действием уквантов, испускаемых этими ядрами при обратных переходах из данного возбужденного состояния в основное. [c.176]

Естественная ширина линии излучения в квантовой интерпретации обусловлена конечной шириной знергетических уровней. [c.68]

Ек тественная ширина линии излучения как однородное уширение. Примером такого уширения является естественная ширина линий излучения, поскольку это уширение одинаково в излучении всех атомов данного сорта и определяется лишь временем излучения. Наблюдаемая форма линии от излучения совокупности атомов совпадает с формой линии от излучения отдельного атома. [c.69]

Другими словами, нельзя выделить какую-либо группу атомов, определяющих заданную часть контура. Так, например, оцененная выше (Avp T -10 Гц) естественная ширина линии полностью удовлетворяет этому определению, так как ее возникновение связано со средней потерей энергии на излучение каждым атомом. Но значительно большее однородное уширение может возникнуть в результате столкновений атомов, приводящих к обрыву колебаний. Очевидно, что и в этом случае мы не можем указать, какая часть контура связана с излучением тех или иных атомов. При исследовании этого уширения оказывается полезным введение коэффициента затухания колебаний у, который может быть оценен в эксперименте. [c.66]

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]

Вблизи порога генерации полуширина провала мало отличается от естественной ширины линии, точнее удвоенная ширина провала равна Аул. По оценкам Беннета для Не—Ne-лазера Avs изменяется в пределах 15... 100 МГц. Мон ность излучения соответствуюи ей моды пропорциональна плои ади провала. [c.132]

Кроме того, для получения высокомонохроматического излучения используют одноизотопные лампы. Такие лампы заполняются каким-либо одним изотопом, например четными изотопами криптона, кадмия и т. д., и возбуждаются полем высокой частоты. Особенно эффективны криптоновые лампы, так как криптон возбуждается при очень низких температурах. Тем не менее даже эти лампы не позволяют получить монохроматичности излучения, соответствующей естественной ширине линии. В 1928— [c.31]

Время когерентности. Учтя все факторы, увеличивающие частотный диапазс)н монохроматического излучения (естественная ширина линии, доплеровское расширение полосы частот и расширение из-за столкновений), мы в конце концов получим некоторую полосу Асо которая будет значительно больше, чем Асо т . Таким образом интервал времени т, в течение которого поляризационное состоя ние можно считать постоянным, не равен среднему времени высве чивания т, а значительно меньше его. Назовем этот интервал вре менем когерентности [c.386]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...