Форма и ширина линии излучения активной среды Неоднородное

Форма и ширина линии излучения активной среды. Неоднородное уширение

Неоднородное уширение линии излучения происходит, когда центры линий излучения различных квантовых систем из ансамбля (т. е. множества этих систем) не совпадают. Неоднородное уширение присуще не каждой отдельно взятой частице, а проявляется как коллективное свойство, обусловленное независимым поведением частиц, находящихся в неодинаковых условиях.

Причиной неоднородного уширения может быть любой процесс, приводящий к различию в условиях излучения (поглощения) для части одинаковых атомов исследуемого ансамбля частиц, или наличие в ансамбле атомов с близкими, но различными спектральными свойствами, однородно уширенные спектральные линии которых перекрываются лишь частично.

Наиболее характерным примером является доплеровское уширение в газах.

Эффект Доплера заключается в том, что приемник излучения, движущийся относительно источника излучения с проекцией скорости Vx на направление распространения электромагнитного поля, воспринимает излучение с измененной частотой. ωs – частота излучения источника.

Функция распределения спектральной плотности излучения WD(ω) описывает форму линии излучения ансамбля при уширении за счет эффекта Доплера: Для упрощения уравнения вводится волновое число k и наиболее вероятная скорость молекул в газе u. Тогда выражение упрощается:

Контур неоднородно уширенной линии излучения WD и лоренцевский контур WL.

В большинстве случаев в активной среде присутствуют одновременно однородный и неоднородный виды уширения. Однородное уширение обычно преобладает в твердых телах и в жидкостях, где межмолекулярное взаимодействие велико. В разреженных газах обычно проявляется доплеровское (неоднородное) уширение линии излучения. Промежуточными случаями являются газы при средних и высоких давлениях.