естественная ширина спектральной линии

ЕСТЕСТВЕННАЯ ШИРИНА СПЕКТРАЛЬНОЙ ЛИНИИ - ширина спектральной линии, обусловленная спонтанными квантовыми переходами изолированной квантовой системы (атома, молекулы, ядра и т. д.). Е. ш. с. л. наз. также радиац. шириной. В соответствии с принципом неопределённости возбуждённые уровни i энергии квантовой системы, обладающие конечным временем жизни t_i, являются квазидискретными и имеют конечную (малую) ширину (см. Ширина уровня ).Энергия возбуждённого уровня равна

- суммарная вероятность всех возможных спонтанных квантовых переходов с уровня i (А_ik - вероятность перехода на уровень k; см. Эйнштейна коэффициенты ).Если уровень энергии j, на к-рый переходит квантовая система, также является возбуждённым, то Е. ш. с. л. равна (Г_i+Г_j). Вероятность dw_ij излучения фотонов в интервале частот dw при переходе i-j определяется ф-лой:

Для резонансных линий атомов и ионов Е. ш. с. л. равна:

где f_ij - сила осциллятора перехода i-j, она очень мала по сравнению с частотой перехода w_ij : Г/w_ij ~ a³(z+1)² (здесь a=1/137 - постоянная тонкой структуры, z - кратность заряда иона). Особенно малой шириной обладают запрещённые линии. Естественная ширина линии классич. осциллятора с зарядом е, массой т и собств. частотой w₀ равна: Г= 2еw²₀/3mс³. Радиац. затухание приводит также к очень небольшому смещению максимума линии в сторону меньших частот ~Г²/4w₀. Спонтанные квантовые переходы, определяющие конечную ширину уровней энергии и Е. ш. с. л., не всегда происходят с испусканием фотонов. Напр., при определ. условиях могут происходить процессы, сопровождающиеся испусканием одного или неск. электронов (см. Оже-эффект, Ионизация полем). В ряде случаев, напр. в возбуждённых ядрах, автоионизац. состояниях атомов, значения ширин уровней могут оказаться сравнимыми с расстояниями между уровнями энергии; при этом спектр системы можно считать непрерывным. Лит.: Гайтлер В., Квантовая теория излучения, [пер. с англ.], М., 1956; Берестецкий В. Б., Лифшиц Е. М., П и т а е в с к и й Л. П., Релятивистская квантовая теория, ч. 1, М., 1968; см. также лит. при ст. Атом, Молекула. Е. А. Юков.

   <<      Предметный указатель      >>