Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Подставляя (15) в (14), получаем
∆W∆t ≈ h (16) Выражение (16) является одним из соотношений неопределенностей Гейзенберга, сформулированных им в 1927 г. Поскольку постоянная Планка h есть числовой коэффициент, то из (16) видно, что некоторой размытости уровня ∆W соответствует неопределенность момента времени ∆t перехода частицы с одного уровня на другой. Поскольку спонтанные переходы имеют статистический характер, то неопределенность ∆t выражается в произвольности времени жизни τ2 частицы на верхнем уровне, т. е. ∆t= τ. Тогда (16) можно представить в виде
∆W τ ≈ h. (17)
Рис. 3. Спектральная линия излучения
Монохроматическому излучению соответствует равенство ∆v = 0, которое выполнимо лишь при ∆W=0. Но для этого, как следует из (17), требуется, чтобы τ → ∞, т.е. время жизни частиц на верхнем уровне должно быть неограниченным. Поскольку это невозможно, размытость уровня ∆W является конечной величиной и, следовательно, излучение не является монохроматичным. Таким образом, частицы излучают целый спектр частот, образующий спектральную линию (рис. 3). Из рис. 3 видно, что максимум мощности Рmax излучается (поглощается) на средней частоте перехода v0. Однако из-за размытости уровней имеется излучение (поглощение) и на других частотах. Ширина спектральной линии ∆v отсчитывается на уровне половинной мощности 0,5 Рmax. Если частицы не подвержены внешним воздействиям, то ∆v, определяемая по (15) и (16), обусловлена только временем жизни частиц τ на верхнем уровне. Такое значение ∆v называется естественной шириной спектральной линии, которая фактически обусловлена только спонтанным излучением. Естественная ширина спектральной линии с ростом частоты существенно увеличивается. Так, для молекулы аммиака с частотой перехода 23870 МГц спектральная линия имеет естественную ширину порядка 10-3 Гц, а для рубина с частотой перехода 4.1014 Гцестественная ширина спектральной линии составляет 1011 Гц. Форма спектральной линии при естественной ее ширине может быть представлена так называемой лоренцевой кривой, совпадающей с резонансной характеристикой колебательного контура. В реальных условиях наблюдается «уширение» спектральных линий, т. е. они становятся шире естественных. Если при уширении форма спектральной линии остается лоренцевой, а меняется лишь ее ширина, то такое уширение называется однородным. Различают также неоднородное уширение, при котором изменяется форма спектральной линии. Основные причины уширения спектральной линии: соударения молекул между собой и со стенками резонатора, эффект Доплера, влияния электрических и магнитных полей, эффект насыщения. В кристаллах, кроме того, наблюдается уширение спектральной линии из-за колебаний кристаллической решетки.
В газообразном веществе частицы из-за хаотического теплового движения непрерывно сталкиваются между собой и со стенками сосуда (резонатора). При этом может измениться энергетическое состояние частицы. Следовательно, может уменьшиться время релаксации τ, а это в соответствии с (17) и (15) приводит к увеличению ширины спектральной линии ∆ν. При больших давлениях газа, когда число частиц в единице объема велико, уширение определяется в основном столкновениями частиц, а при малых давлениях (разреженный газ) основную роль в уширении играют столкновения частиц со стенками резонатора. Например, для аммиака при давлении 40 Па уширение достигает 107 Гц, а в разреженном газе из-за соударений со стенками сосуда ширина спектральной линии 3.104 Гц. Для борьбы с описанным видом уширения используют разреженный газ, остро направленные пучки молекул, проходящие резонатор «навылет». Кроме того, стенки резонатора покрывают специальными пленками, чтобы при соударении не изменялось энергетическое состояние молекул. Причиной уширения спектральной линии является также эффект Доплера: частота излучения частиц газа, воспринимаемая приемником энергии, зависит от скорости и направления их движения (доплеровское уширение). При хаотичности движения ширина спектральной линии увеличивается. Например, для молекул аммиака при комнатной температуре доплеровское уширение составляет 70 кГц. Основной метод борьбы с доплеровским уширением — использование атомных и молекулярных пучков, пролетающих в направлении, перпендикулярном направлению приема излучения. При этом уширение снижается до 2...3 кГц. Что же касается влияния электрических полей, то в них из-за эффекта Штарка энергетические уровни смещаются. То же самое происходит в магнитных полях (эффект Зеемана). При этом из-за появляющейся размытости уровней происходит уширение спектральной линии.
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-10; просмотров: 99; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.144.233.150 (0.007 с.) |