Механизмы уширения спектральных линий

Судьба поглощенной энергии света определяется соотношением между -естественной шириной у и обратным временем между столкновениями 2/Тот. Если у > 2/тст, что имеет место в очень разреженном газе, то поглощаемая энергия высвечивается (свет рассеивается) если же у < 2/Тст — энергия переходит в основном в тепло (поглощение в буквальном смысле слова). Существуют и другие механизмы уширения спектральных линий в газе (см. об этом [10, 53, 54]). [c.247]

Механизмы уширения спектральных линий [c.216]

Из-за инерционной нелинейности лазера компоненты поляризации С и 5 зависят от амплитуды электрического поля Е . Эта зависимость определяется механизмом создания инверсной населенности среды и характером уширения спектральной линии активного вещества. Если напряженность электрического поля в резонаторе невелика (лазер работает вблизи порога самовозбуждения), то в разложении С и по амплитудам поля можно ограничиться членами третьей степени, т. е. [c.362]

П Объясните механизм возникновения доплеровского уширения спектральных линий. [c.61]

Термодинамический подход Эйнштейна позволяет также исследовать другой важный аспект спонтанного излучения, а именно спектральный состав испускаемого излучения. Можно показать, что для любого перехода (т. е. при любом механизме уширения линии) спектральный состав спонтанного излучения будет тождествен спектру, наблюдаемому при поглош,ении. С этой целью предположим, что между рассматриваемой нами средой и стенками полости черного тела помещен идеальный фильтр, который пропускает излучение лишь в частотном интервале V V + dv. В этом случае, если среда, фильтр и полость черного тела поддерживаются при одинаковой температуре Т, то отношение населенностей двух уровней будет по-прежнему даваться формулой (2.104). Плотность электромагнитного излучения в любой точке полости также будет соответствовать [c.64]

Сравнение гауссовой и лоренцевой форм линий показывает, что спектральные распределения, обусловленные естественным или столкновительным механизмами уширения, сильно отличаются от распределения, связанного с тепловым движением. [c.114]

Таким образом, можно сделать вывод, что лазер всегда имеет тенденцию работать в многомодовом режиме. Прп однородном уширении линии усиления это является следствием пространственного выжигания дырок, а в случае чисто неоднородной линии — следствием только спектрального выжигания дырок, поскольку моды взаимодействуют с различными наборами атомов и механизм пространственного выжигания дырок не играет никакой роли. Следует, однако, заметить, что в случае однородной линии при генерации нескольких мод с частотами вблизи центра линии усиления явление пространственного выжигания дырок усредняется наличием указанных мод. В этих условиях однородный характер линии не позволяет генерировать модам, находящимся дальше от центра линии усиления. Поэтому в случае однородной линии (по сравнению с неоднородной) допустима генерация для меньшего числа мод, находящихся вблизи максимума контура усиления. [c.257]

Механизм синхронизации мод лазеров с однородно уширенной линией существенно иной. Его анализ предпочтительно проводить, пользуясь временным представлением. В этом представлении синхронизация мод состоит в образовании короткого импульса света, циркулирующего в резонаторе. Особый интерес представляют процессы, протекающие при непрерывной стационарной накачке, которые сводятся к следующему. После некоторого числа проходов импульсом резонатора действия усилителя и модулятора взаимно компенсируются. Это значит, что импульс после каждого прохода резонатора сам себя воспроизводит и больше не меняет своих параметров. Это имеет место по той причине, что потери в модуляторе и на излучение через зеркала полностью компенсируются усилением в активной среде, в то время как процесс укорочения импульса в модуляторе прекращается вследствие конечного значения спектральной ширины линии усиления или какого-либо частотно-селективного элемента в резонаторе. Как следствие лазер излучает [c.136]

КОНТУР СПЕКТРАЛЬНОЙ ЛЙПИИ (профиль спектральной линии) — спектральное распределение интенсивности излучения или поглощения в спектральной линии. Спектральные линии в дискретных спектрах испускапия пли поглощения не являются строго моно-хроматичными. Действие разл. механизмов уширения спектральных линий приводит к образованию нек-рого спектрального распределения интенсивности /(о1)йш вблизи частоты квантового перехода в атоме или молекуле. Величина бсо=Ша— oi, где частоты и Шг определяются условием / (wi)=/(Ш2)=72 макс ( ) [/ акс(со) — максимальное значение интенсивности], наз. шириной спектральной линии. Выделяют центр. [c.449]

Для того, чтобы сравнить оценку Lkoi- по формуле (5. 54) с дан ными опыта, надо выбрать определенный источник света. Пуегь интерферометр освещается излучением газоразрядной плазмы низкого давления, когда столкновениями можно пренебречь, а основной причиной уширения спектральной линии служ1гг хаотическое тепловое движение излучающих атомов. Механизм этого доплеровского уширения рассмотрен в гл. 7, а сейчас мы ограничимся некоторыми простыми оценками. [c.232]

Всякая причина, обусловливающая затухание электронных колебаний в атоме, влияет, конечно, на ширину спектральной линии, ибо вследствие затухания колебание перестает быть синусоидальным, и соответствующее излучение будет более или менее отличаться от монохроматического. Поэтому и затухание вследствие излучения и затухание, обусловленное соударениями, ведут к тем больщему уширению спектральной линии, чем больше значение этих факторов. Затухание вследствие излучения должно характеризовать атом, поставленный в наиболее благоприятные условия, т. е. вполне изолированный от воздействия каких-либо внешних агентов. Поэтому ширину, обусловленную этой причиной, называют естественной или радиационной шириной спектральной линии. Величина ее обусловлена механизмом излучения атома. Рассматривая атом как электрический диполь, колеС>лющийся по законам [c.572]

Т. о., процессы М. э. характерны для сред с достаточно большой концентрацией частиц, введённых в оптически инертный растворитель (жидкость, стекло, кристалл). М. э. является одним из механизмов деполяризации люминесценции (см. Поляризованная люминесценция), она также проявляется в заплывании спектральных провалов и уширении спектральных линий люминесценции, появляющемся после селективного воздействия возбуждающего излучения на неоднородно уширенные спектральные контуры. [c.133]

В гл. 1 мы показали, что процесс, который переводит атомы с уровня 1 на уровень 3 (для трехуровневого лазера см. рис. 1.4, а) или с уровня О на уровень 3 (для четырехуровневого лазера см. рис. 1.4,6), называется накачкой. Накачка осуществляется, как правило, одним из следующих двух способов оптическим или электрическим. При оптической накачке излучение мощного источника света поглощается активной средой и таким образом переводит атомы активной среды на верхний уровень. Этот способ особенно хорошо подходит для твердотельных (например, для рубинового или неодимового) или жидкостных (например, на красителе) лазеров. Механизмы ушире-ния линий в твердых телах и жидкостях приводят к очень значительному уширению спектральных линий, так что обычно мы имеем дело не с накачкой уровней, а с накачкой полос поглощения. Следовательно, эти полосы поглощают заметную долю (обычно широкополосного) света, излучаемого лампой накачки. Электрическая накачка осуществляется посредством достаточно интенсивного электрического разряда, и ее особенно хорошо применять для газовых и полупроводниковых лазеров. В частности, в газовых лазерах из-за того, что у них спектральная ширина линий поглощения невелика, а лампы для накачки дают широкополосное излучение, осуществить оптическую накачку довольно трудно. Замечательным исключением, которое следует отметить, является цезиевый лазер с оптической накачкой, когда пары s возбуждаются лампой, содержащей Не при низком давлении. В данном случае условия для оптической накачки вполне благоприятны, поскольку интенсивная линия излучения Не с 390 нм (достаточно узкая благодаря низкому давлению) совпадает с линиями поглощения s. Фактически этот лазер представляет интерес лишь в историческом плане, как одна из первых предложенных лазерных схем. Кроме того, его реализация на практике является весьма сложной, поскольку пары s, которые для обеспечения достаточного давления газа необходимо поддерживать при температуре 175 °С, представляют собой весьма агрессивную среду. Оптическую накачку весьма эффективно можно было бы использовать для полупроводнико- [c.108]

В теориях Вайскопфа [39] и Андерсона [45] рассматриваются иные механизмы столкновительного уширения спектральной линии. И в том, и в другом случае столкновительный контур спектральной линии дается формулой (1.11). Помимо уширения эти теории описывают механизмы сдвига центра линии поглощения. [c.17]

Обсудим кратко возможные кинетические эффекты в плазме, вызываемые появлением циклотронных солитонов, в случае, когда давление плазмы меньше давления постоянного магнитного поля. Поскольку ВЧ-давление в солитоне уравновешивается магнитным давлением, а не давлением плазмы, то первое может приблизиться к давлению плазмы или даже превысить его. Выталкивание плазмы из солй-тона может задержаться из-за большой его длины вдоль магнитного поля, а также из-за продольной неоднородности магнитного поля (образования магнитных пробок). Способность циклотронных волн к самолокализации в виде солитонов дает возможность достижения большой плотности волновой энергии. Это, возможно, наблюдалось в экспериментах по ВЧ-нагреву плазмы в виде уширения спектральных линий излучения из плазмы [4.28]. Значительная плотность энергии колебаний электрического поля в солитоне может приводить к нагреву и аномальному сопротивлению. При этом энергия колебаний солитонного электрического поля посредством циклотронного резонанса переходит в поперечную кинетическую энергию захваченных электронов или ионов. Возможно, Что такой механизм объясняет появление частиц с большой поперечной энергией, зарегистрированных в режимах с убегающими электронами [4.4]. [c.90]

Здесь а и скорость движения частиц угл. скобки означают усреднение по скоростям. В нек-рых случаях ударное У, с. л, практически полностью обусловлено неупругой релаксацией верх, и ниж. уровней а и h. При этом сдвиг линии почти отсутствует, а а = (ст + СТь)/2, где —эфф. сечения неупругого рассеяния. Как правило, хорошее количеств. описание У. с. л. даёт полуклассич. подход, в к-ром излучающий атом рассматривается как квантовая система, а of Носит, движение возмущающей частицы — как движение по классич. траектории в его поле. У. с. л. нейтральными частицами определяется ударным механизмом вплоть до давлений в неск. десятков атм. Ущирение электронами в плазме практически всегда имеет ударный характер. В большинстве случаев в ударном приближении хорошо описывается центр, часть контура спектральной линии. [c.262]

Второй механизм однородного ушнрения линии связан с явлением спонтанного излучения. Поскольку спонтанное излучение неизбежно присутствует в случае любого перехода, данное уширение называется естественным или собственным ушире-нием. Мы предварим обсуждение этого механизма уширения следующим замечанием. С помощью термодинамических соображений можно показать (см. раздел 2.4.3), что форма линии данного перехода будет одной и той же, независимо от того, наблюдаем ли мы форму линии поглощения (т. е. Wn), вынужденного излучения (т. е. W2 ) или спонтанного излучения. В случае естественного уширения проще всего рассматривать спектральную зависимость излучаемого света. К сожалению, как это станет яснее в разд. 2.3, спонтанное излучение есть чисто квантовое явление, т. е. оно может быть корректно описано только квантовой теорией электромагнитного излучения. Поскольку эта теория выходит за рамки книги, мы ограничимся тем, что выпишем окончательный результат и обоснуем его некоторыми простыми физическими соображениями. [c.47]

В соответствии с нашими представлениями о структуре уровней энергии атомов (или молекул) можно было бы ожидать, что переходы между двумя квантовыми состояниями давали бы спектрально узкие линии испускания или поглощения. Это действительно имеет место в пределе низких температур и малой плотности. Однако даже в этих условиях есть конечная ширина линии, связанная с ограниченным временем жизни возбужденных состояний. В общем случае существует много механизмов уширения лпкни, часть которых можно отнести к реальным, а часть —к кажущимся (инструментальным) [c.109]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...