Доплеровское п естественное уширение

Доплеровское и естественное уширения — независимые явления, одновременно влияющие на контур линии. Поскольку каждый атом, движущийся по отношению к наблюдателю с заданной скоростью, излучает линию с естественным уширением, каждый бесконечно малый участок доплеровского контура расширен в соответствии с функцией (5.37). В этом случае линия представляет собой свертку гауссовской (5.39) и дисперсионной (5.37) функций. Вследствие разницы в форме этих функций (рис. 97) при одинаковом действии обоих факторов центр линии и его ширина в основном определяются гауссовской функцией, а крылья линии — дисперсионной функцией. [c.263]

Так как излучающие частицы движутся с различными скоростями и в различных направлениях, то частотные сдвиги излучаемых ими линий различны. Поэтому даже в случае отсутствия столкновений неподвижный спектральный прибор будет регистрировать множество естественно уширенных линий, различно смещенных относительно частоты Vo. Суперпозиция этих смещенных линий и дает наблюдаемый профиль уширенной линии. Это так называемое доплеровское уширение линии является неоднородным. Каждая конкретная частица в описанной ситуации может излучать линию лишь в узком, определяемом естественным уширением, спектральном диапазоне, сдвинутом относительно vo на конкретную величину, однозначно связанную со скоростью и направлением движения этой частицы. Естественно, что и поглощать излучение с фиксированной частотой смогут только те частицы, доплеровский сдвиг которых соответствует этой частоте. [c.21]

Естественная ширина спектральной линии возникает при отсутствии внешних воздействий на излучающие атомы. Столкновения излучающих атомов, а также эффект Доплера приводят к ударному и доплеровскому уширению спектральных линий. На этом явлении основан один из методов определения температуры газа. [c.248]

В типичных условиях режима работы лазера на ионах благородного газа однородное и неоднородное уширения имеют приблизительно один и тот же порядок величины. Для лазера на ионах аргона (переход Л = 514 нм) доплеровская ширина составляет приблизительно 3,5 ГГц. Однородная ширина линии заключена между 0,5 и 0,8 ГГц. Она обусловлена главным образом эффектом Штарка, возникающим благодаря высоким плотностям электронов ( 102° м ), и спонтанным испусканием. Заметим, что естественная ширина линии составляет 0,46 ГГц. Большое однородное уширение влечет за собой сильную конкуренцию мод, и если не принять особые меры, то она может легко привести к значительным флуктуациям амплитуды в многомодовом режиме. В лазере на ионах благородного хаза особый эффект вызывается относительно большой скоростью дрейфа ионов (Удр 10 м/с). Он заключается в расщеплении контура усиления в лазере на две доплеровские кривые с расстоянием между ними порядка 0,5 ГГц. [c.80]

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]

Критерий реализации прямого процесса ионизации на практике отличен от приведенного в гл. I. Дело в том, что в реальной экспериментальной ситуации ширина резонансов в ансамбле атомов отличается от ширины резонанса в изолированном атоме, а лазерное излучение, как правило, имеет ширину спектра A j, превышающую естественную ширину атомных уровней. Доплеровское уширение Г в зависит от вида атомной мишени — для мишени в виде газа (пара) исследуемых атомов — это линейный эффект Доплера, а для атомного пучка — это квадратичный эффект Доплера, много меньший линейного. Поэтому в реальной ситуации в правой части неравенства [c.113]

На рис. 8.7 приведена зависимость отношения при V = от - 1 для различны величин Дл ест полной ширины естественной линип, уширенной за счет столкновений, иа половине максимального значения. Видно, что оказывает весьма заметное влияние на приведенную интенсивность ///д. Используемая в расчетах доплеровская ширина соответствует температурам в интервале 300—500 1ч 191 и дается формулой Дуд = (2/с7 / г> )1/. Автор [91 проверил изложенную выше теорию па опыте. Он нашел величину 11 из экспериментально измеренной пороговой частоты Упор с помощью (8.64) ори /4 = 0. Определив таким [c.204]

Сравнение этой величины с соответствующими значениями, вычисленными для столкновительного [см. (2.66)] и естественного уширений, показывает, что в рассматриваемом примере доп-леровское уширение значительно больше естественного, которое в свою очередь существенно больше столкновительного. Это соотношение, впрочем, не всегда справедливо, поскольку при достаточно высоких давлениях газа столкновительное уширение преобладает над доплеровским (например, в СОг-лазере при атмосферном давлении см. гл. 6). [c.52]

В то же время из выражения (2,116) находим, что (при Av = 0) 1/стт(0)Avq. На частотах УФ- и ВУФ-диапазонов при умеренных давлениях можно считать, что ширина линии Avo определяется доплеровским уширением. Следовательно [см, (2,78)], Avo Vo, поэтому dPno /dV увеличивается как (если положить Vp л Vo). При более высоких частотах, соответствующих рентгеновскому диапазону, ширина линии определяется естественным уширением, так как излучательное время жизни становится очень коротким (порядка фемтосекунд). В этом случае Avo Vq и dP JdV увеличивается как v . Таким образом, если мы, к примеру, перейдем из зеленой области (Х = 500 нм) всего лишь в мягкий рентген (X л 10 нм), то длина волны уменьшится в 50 раз, а dP op dV увеличится на несколько порядков С практической точки зрения заметим, что многослойные диэлектрические зеркала в рентгеновской области обладают большими потерями и трудны в изготовлении. Основная проблема состоит в том, что в этом диапазоне разница в показателях преломления различных материалов оказывается очень малой. Поэтому для получения приемлемых коэффициентов отражения необходимо использовать большое число (сотни) диэлектрических слоев, а рассеяние света на столь большом числе поверхностей раздела приводит к очень большим потерям. Поэтому до сих пор рентгеновские лазеры работают без зеркал в режиме УСИ (усиленное спонтанное излучение), [c.434]

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]

Таким образом в опыте Гольдхабера и др. осуществляется очень интересный случай резонансного рассеяния -квантов без использования эффекта Мессбауэра. Естественно, что наблюдение резонансного рассеяния такого характера возможно только при описанной выше кинематике процесса (т. е. когда нейтрино летит вверх, а ядро Sm, и у-квант вниз, причем у-квант вылетает из движущегося ядра) и при Тя=Тя. На самом деле энергия е-захвата ядра (0,900 Мэе) несколько отличается от энергии возбуждения ядра (0,961 Мэе). Поэтому Гя 2,88 эвФТ/=3,28 эв. Однако это различие компенсируется небольшим отклонением направления вылета -квантов от вертикали (см. рис. 152). Заметим, что для успеха опыта достаточно совпадения Гя и Тп с погрешностью до доплеровского уширения линии испускания, которое сравнительно велико [c.251]

УСТОЙЧИВОСТЬ (движения — стабильность какой-либо характеристики движения во все время движения по отношению к малым возмущениям движения в его начале равновесия — малость отклонения механической системы от положения равновесия в моменты времени, последующие за малыми возмущениями равновесия системы системы—свойство системы возвращаться к состоянию равновесия после малых отклонений из этого состояния термодинамическая — устойчивость равновесия термодинамической системы относительно малых вариаций ее термодинамических параметров) УШИРЕНИЕ (доплеровское — увеличение ширины спектральных линий, вызванное движением источника света относительно его наблюдателя спектральных линий — увеличение ширины спектральных линий по отношению к естественной ширине ударное — уширение спектральньгх линий, вызванное взаимодействиями атомов и молекул с окружающими их частицами) [c.291]

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]

При комиагной температуре и нормальном атмосферном давлении доплеровская ширина линии больше естественной ширины примерно на два порядка. Она равна при этих условиях по пс рядку величины ширине линии за счет ударного уширения. [c.72]

В одномодовом лазере с доплеровски уширенной линией (например, в Не —Ые-лазере) выходная мощность по мере изменения длины резонатора (или, что эквивалентно, частоты) достигает своего максимума на частоте, соответствующей центру лазерной линии. Данное явление, предсказанное Лэмбом (см. книгу [6], указанную в литературе к гл. 1), впервые наблюдали Макфарлэйн и др. [45], а также Зоке и Джаван [46]. Это связано с тем, что каждая частица, движущаяся с тепловой скоростью, видит две бегущие волны, из которых составлена картина стоячих волн, соответствующая моде резонатора, причем частоты этих волн сдвинуты вверх или вниз относительно центральной частоты 1 . Ширина провала, образующегося на кривой усиления, определяется в данном случае уже не доплеровской, а естественной шириной линии. Аналогичный эффект наблюдается всякий раз, когда стоячая световая волна взаимодействует с поглощающей или [c.551]

Обычно в реальном газе существует ряд причин, по которым спектральные линии расширяются столкновения частиц, доплеровский эффект, штарк-эффект. Так, уширение за счет столкновений добавляет к естественной ширине линии у величину, равную удвоенной вероятности столкновений уст = 2/тст. Доплеровское уширение равно примерно Дv = ур/с, где V — скорость теплового движения. Мы здесь на этом вопросе останавливатьря не будем см. [10, 53, 54]. [c.251]

Как видно, доплеровское уширение растет с ростом температуры газа и с увеличением частоты (уменьшением длины волны) спектральной линии. Для видимого диапазона и температур Т 300 К, 10 с Таким образом, при рассматриваемых условиях доплеровская ширина примерно на два порядка превышает естественную и столкновительную. Именно вследствие донлеровского уширения эффективная длительность волнового цуга, а следовательно, и время когерентности (см. главу 5) составляют всего - 10 с. [c.218]

Понятия естественной ширины линии, столкновительного и доплеровского уширения относятся, как уже указывалось, к изл) ению изолироваииых атомов. Это приближение хорошо выполняется только для газообразного состояния вещества. Именно для газов спектры имеют линейчатый характер (рис. 13.8). [c.218]

Перо позволяет увидеть дублетную структуру одной из линий (рис. 13.9, б). Однако на самом деле эта линия состоит не из двух, а из семи компонент. Дальнейшее увеличение разрешения спектрографа не имеет практического смысла, так как эти компоненты все равно будут перекрываться из-за доплеровского уширения. Поэтому возникает задача спектроско-пШу свободной от доплеровского уширения, то есть выработки методов, позволяющих довести спектральное разрешение до величины порядка естественной ширины. [c.219]

СПЕКТРАЛЬНЫЕ ЛЙНИИ, линии в спектрах испускания или поглощения атома (либо др. квант, системы), отвечающие определ. излучательным квантовым переходам. С. л. характеризуются узким интервалом частот (длин волн) — шириной спектральной линии. Миним. ширина С. л. наз. естественной или р а-диационной, она отвечает переходу в изолиров. атоме (или в системе неподвижных и невзаимодействующих атомов). С. л. дополнительно уширяется вследствие хаотич. теплового движения атомов или молекул (доплеровское уширение, см. Доплера эффект), Штарка эффекта или любого другого вз-ствия квант, системы. С. л. приближённо можно считать монохроматическими с длиной волны, отвечающей максимуму интенсивности С. л. испускания (или минимуму С. л. поглощения). [c.703]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...