Ширина спектральной линии - мера немонохроматичности спектральной линии. Ш.с. л. определяют как расстояние между точками контура
спектральной линии, в к-рых интенсивность равна половине её макс, значения.
В научной литературе вместо термина "Ш.с. л." иногда используют
англ. аббревиатуру FWHM - Full Width at Half Maximum. Ш. с. л. выражают в единицах
круговой частоты - dw (с-1), частоты - dv
(Гц), длины волны - dl (нм) или волнового числа - d(1/l)
= dv/c (см-1). Иногда под Ш.с.л. понимают
полуширину g = dw/2; для классич. осциллятора g есть
константа затухания амплитуды свободных колебаний.
Для изолированной квантовой системы характерна
естественная (радиационная) Ш. с. л. dve, определяемая
суммой ширин уровней энергии, между к-рыми происходит соответствующий данной
спектральной линии спонтанный квантовый переход. Для разрешённых отбора правилами переходов dve
l-2.
Величина dve очень мала в радиодиапазоне, для ИК-линий
dve~100
Гц, в видимом и УФ-диапазонах dve~
10 МГц (для интенсивных линий). Для излучат. переходов из метастабильных состояний
естеств. ширина может быть очень малой; так, для строго запрещённой линии водорода
2S1/2 - 1S1/2 величина dve
обусловлена двухфотонным распадом верх. уровня и составляет всего ок. 1,3 Гц.
В разреженных газах с максвелловским распределением
частиц по скоростям спектральные линии имеют доплеровскую ширину, определяемую
Доплера эффектом:
где 
-наиб. вероятная скорость частиц в газе, M - масса атома (или молекулы),
w0 - круговая частота спектральной линии. T. о., доплеровская
ширина зависит от температуры и часто используется для её определения.
В плотных газах, плазме, жидкостях и твёрдых
телах Ш.с. л. обусловлена взаимодействием частиц (см. Уширение
спектральных линий). Так, Ш. с. л. водородоподобного иона с зарядом ядра
Z в плазме в осн. определяется квазистатич. уширением ионами:
где Z,- заряд возмущающих ионов, Ni - их концентрация (число в 1 см3), n и п' - гл.
квантовые числа уровней энергии, участвующих в квантовом переходе. В большинстве
случаев, однако, механизм уширения спектральных линий в плазме ударный. Если
при этом на излучающую систему воздействует неск. видов возмущающих частиц,
то полная Ш.с. л. равна сумме ширин, вызванных ударным воздействием всех частиц:
где Nm-концентрация частиц
вида т, a Km = 2<us'm>
- константа уширения спектральной линии при соударении с частицами вида
т (s'т- эфф. сечение уширения). Ширина неводородоподобных линий в плазме обусловлена
гл. обр. столкновениями с электронами. По порядку величины
где n - гл. квантовое число верх. уровня,
m - его квантовый дефект, z- спектроскопич. символ иона, Ne - концентрация электронов, множитель а
0,2-0,5
для нейтральных атомов, для однократных ионов а
1.
Ударным механизмом объясняется также уширение радиолиний, соответствующих переходам
между высоковозбуждёнными уровнями атомов водорода. При этом Ш. с. л. обусловлена
неупругими переходами и пропорц. концентрации заряж. частиц.
В нейтральных газах уширение спектральных линий
атомами посторонних газов определяется потенциалом ван-дер-ваальсовского взаимодействия
V=
C6/R6(R - расстояние между атомами, C6 - постоянная для данного
типа взаимодействующих атомов); Ш.с. л. выражается ф-лой
где M - приведённая масса сталкивающихся
частиц, N- их концентрация. Наиб. уширение в атомарных нейтральных газах
испытывают резонансные линии в однородном газе (резонансное уширение). Для изолированной
резонансной линии
где т - масса электрона, f01-сила
осциллятора перехода 0
1,
J0 и J1-квантовые числа полного
момента для основного и резонансного уровней.
Константы уширения К для колебательно-вращат.
и вра-щат. линий большинства молекул практически одного порядка величины. При
температуре T= 300 К характерное значение K~ 1 · 10-9 см3
с-1. Для больших вращат. квантовых чисел, когда разность энергий
уровней сопоставима с kT, ущирение становится в неск. раз меньше. Величина
К обычно 
Ta, причём эмпирич. значения показателя a для разл. пар молекул составляют
0,12-0,40. Уширение, связанное с собств. давлением газа, существенно превышает
уширение посторонним газом лишь в нек-рых случаях - чаще всего у полярных молекул.
Так, константа уширения давлением для вращат. линии H2O с частотой
380 ГГц составляет 7,5 · 10-9 см3 с-1. По Ш.с.
л., обусловленной взаимодействием частиц, определяют их концентрацию в излучающих
и поглощающих объектах (см., напр., Диагностика плазмы).
Спектральные линии с очень малой шириной реализуются при ядерных переходах в кристаллах при Мёссбауэра эффекте, узкие спектральные линии испускаются квантовыми генераторами - мазерами и лазерами.
Дело в том, что в его постановке и выводах произведена подмена, аналогичная подмене в школьной шуточной задачке на сообразительность, в которой спрашивается:
- Cколько яблок на березе, если на одной ветке их 5, на другой ветке - 10 и так далее
При этом внимание учеников намеренно отвлекается от того основополагающего факта, что на березе яблоки не растут, в принципе.
В эксперименте Майкельсона ставится вопрос о движении эфира относительно покоящегося в лабораторной системе интерферометра. Однако, если мы ищем эфир, как базовую материю, из которой состоит всё вещество интерферометра, лаборатории, да и Земли в целом, то, естественно, эфир тоже будет неподвижен, так как земное вещество есть всего навсего определенным образом структурированный эфир, и никак не может двигаться относительно самого себя.
Удивительно, что этот цирковой трюк овладел на 120 лет умами физиков на полном серьезе, хотя его прототипы есть в сказках-небылицах всех народов всех времен, включая барона Мюнхаузена, вытащившего себя за волосы из болота, и призванных показать детям возможные жульничества и тем защитить их во взрослой жизни. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.
|
|
 |
