Контур спектральной линии. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Контур спектральной линии (профиль спектральной линии) - спектральное распределение интенсивности излучения или поглощения в спектральной линии. Спектральные линии в дискретных спектрах испускания или поглощения не являются строго моно-хроматичными. Действие разл. механизмов уширения спектральных линий приводит к образованию нек-рого спектрального распределения интенсивности

вблизи частоты (w₀ квантового перехода в атоме или молекуле. Величина

, где частоты

определяются условием

[I_макс (

) - максимальное значение интенсивности], наз. шириной спектральной линии. Выделяют центр. часть К. с. л., соответствующую

, и крылья спектральной линии, где

Рис. 1. Нормированные на единицу гауссов (1) и лоренцевский (2) К. с. л. с одинаковыми ширинами dw.

К. с. л. определяется механизмом уширения (рис. 1). При ударном и радиационном уширениях получается лоренцевский К. с. л., для к-рого распределение интенсивности g(w), нормированное на единицу

, имеет вид

где

= Г, а

- сопровождающий уширение сдвиг линии. При доплеровском уширении (см. Доплера эффект)возникает гауссов К. с. л.:

Здесь

- полуширина спектральной линии при условии I(

)=I(

)=I_макс(

)*е^-1,

- наиболее вероятная скорость, М - масса атома. При одновременном статистически независимом действии гауссова и лоренцевского типов уширения К. с. л. описывается свёрткой (1) и (2) (контур Фойгта):

Если

, то контур (3) близок к лоренцевскому. При

центр. часть имеет гауссову форму, а в далёких крыльях

Исследование формы К. с. л. используется для определения физ. характеристик излучающих и поглощающих объектов. Форма К. с. л. оптически тонкого объекта определяется доплеровским уширением и взаимодействием излучающих атомов с окружающими частицами. В разреженных газах и плазме К. с. л. гауссов, при умеренных давлениях - лоренцевский (для нейтральных газов - вплоть до давлений в неск. дес. атмосфер, в плазме - для линий атомов и ионов низкой кратности, кроме водородоподобных, при плотности электронов N_е

10¹⁶-10¹⁷ см^-3). При высокой плотности газов и плазмы К. с. л. часто обладает нек-рой асимметрией - имеет квазистатич. крыло. Иногда квазистатич. крыло ярко выражено, в др. же крыле, вследствие снятия запрета по чётности под действием плазменных микро-Рис. 2. Контур линии 4471

атома гелия (переход 2³Р- -4³D) в плазме с N_e=-3*10¹⁵ см^-3, T=10 000 К. полей, возникает "запрещённая" компонента (рис. 2). Форма обоих крыльев линий водорода определяется в основном квазистатич. механизмом уширения. В далёких крыльях К. с. л. проявляется характер взаимодействия частиц на близких расстояниях и может возникать сложная структура, в частности могут появляться линии-сателлиты вследствие образования молекулярных состояний и молекулярных комплексов. В плазменных объектах при наличии развитой турбулентности К. с. л. может иметь структуру масштаба ионно-звуковой и плазменной частот.

В оптически толстых объектах значит. влияние на К. с. л. оказывает перенос излучения. В простейшем случае однородного плоского слоя вещества, находящегося в состоянии локального термодинамического равновесия, К. с. л. испускания определяется ф-лой

где Iп() - спектральное распределение интенсивности излучения абсолютно чёрного тела (см. Планка закон излучения), - коэф. поглощения, L - толщина слоя; аналогичной (4) ф-лой даётся спектральное распределение мощности, поглощённой в слое. Если внеш. слои оптически плотного излучающего объекта имеют более низкую температуру, то в центре К. с. л. возникает провал, обусловленный самообращением спектральной линии. Провал в центре К. с. л. может также образоваться и в оптически толстой линии однородного объекта в том случае, когда населённость возбуждённого уровня энергии атома много меньше населённости этого уровня при локальном термодинамич. равновесии при данной температуре. В оптически плотном объекте при больших градиентах скорости макроскопич. движения перенос излучения и доплеровский сдвиг частоты могут привести к образованию на К. с. л. сателлитной структуры.

Литература по контурам спектральных линий

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.