Радиационное и нерадиационное время жизни уровня E 2

Радиационное и нерадиационное время жизни уровня E 2 E 1 hn + кинетическая энергия или фонон

hn накачка hn hn Время жизни уровня и время затухания люминисценции hn hn hn накачка - квантовый выход n 2 , P 2

hn накачка hn hn Захват излучения (radiation trapping) hn hn hn накачка hn hn E 2 hn E 1 накачка n 2 , P захват излучения более существенен в УФ 3

Механизмы уширения линии. 1. Собственная (естественная) ширина линии Ограничение снизу, связанное с принципом неопределенности. E 2 E 1 hn С учетом времени жизни нижнего уровня: 4

Механизмы уширения линии. 1. Собственная (естественная) ширина линии Форма линии: классическая аналогия, дающая правильный ответ диполь с радиационными потерями. - для нормировки 5

Механизмы уширения линии. 2. Любое уменьшение времени жизни частицы на верхнем (нижнем) уровне приводит к уширению линии, в том числе: 2. 1. Столкновения, приводящие к потере возбуждения E 2 E 1 2. 2 Столкновения, приводящие к обмену возбужденем E 2 E 1 6

Механизмы уширения линии. 2. Любое уменьшение времени жизни 2. 3. Взаимодействие с фононами (кристаллической решеткой) E 2 E 1 hn hn hn 2. 4. Диполь-дипольное взаимодействие с ионами (матрицы и активатора). 2. 4. 1. миграция 2. 4. 2. кросс-релаксация 2. 4. 3. ап-конверсия Eu E 2 Eint E 1 7

Механизмы уширения линии. 2. Любое уменьшение времени жизни Форма линии: классическая аналогия, дающая правильный ответ диполь с радиационными потерями. - для нормировки 8

Механизмы уширения линии. 3. Столкновения, не приводящие к уходу с уровня E 2 E 1 T 2 t t 9

Механизмы уширения линии. 3. Столкновения, не приводящие к уходу с уровня Форма линии – энергетический спектр сигнала E 0(t) - вероянтность того, что временной интервал между столкновениями принимает значение между t и t+dt Чтобы найти спектр сигнала воспользуемся теоремой Винера-Хинчина: спектр автокорреляционной функции = |спектра сигнала|2 ACF синусоиды Вероятность того, что две точки, разнесенные на время t коррелированы 10

Механизмы уширения линии. 4. Эффект Доплера Dn V Dn. D n 0 - эффект Доплера V n - Максвелловское распределение по скоростям - если каждая частица излучает d-функцию d(n) 11

Механизмы уширения линии. 5. Эффект Штарка в стеклах (кристаллах) E Dn Dn. S n 0 E n - при нормальном распределениии флуктуаций эл. поля 12

Форма и ширина линии при нескольких типах уширения Свертка двух лоренцев – лоренц: Свертка двух гауссов – гаусс: Свертка лоренца и гаусса: интеграл Войта 13

Механизмы уширения линии. Однородное и неоднородное уширение линии Однородное уширение – резонансные частоты всех частиц одинаковы естественная ширина столкновительное уширение (все виды) Лоренцева форма линии Неоднородное уширение – резонансные частоты частиц различны доплеровское уширение неоднородности электрического поля решетки Гауссова форма линии 14

Механизмы уширения линии. Однородное и неоднородное уширение линии газ Однородное естественное жидкость твердое тело 1 к. Гц-10 МГц пренебрежимо мало столкновения » 10 МГц/Торр » 300 см-1 фононы Неоднородное Допплер Штарк нет нет » 10 см-1 50 Мц-1 ГГц пренебрежимо мало нет » 500 см-1 1 -500 см-1 15

Линия конечной ширины E 2 E 1 hn 16