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    [原创]光谱线 | RP 系列激光分析设计软件 [复制链接]

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    离线小火龙果
     
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 05-08
    对于一些光源,例如气体放电灯和各种激光器,光谱显示出清晰定义的谱线,即具有相当大的功率谱密度的窄光谱特征。这些与原子、离子或分子从激发态到较低电子能级的跃迁有关。光子能量 hν=hc/λ 接近于能级差,因此能级差决定了光谱发射线的光波长 7~b!4x|Z  
    有时,在连续谱的顶端会观察到离散的发射谱线。 Obo_YE  
    连续光谱也会出现离散的凹陷,这是由于某些波长的光被吸收造成的。这样的吸收线通常也与电子跃迁有关,这时候从较低的能级到较高的能级。如果低能级是电子基态,则为基态吸收( GSA ),否则为激发态吸收( ESA )。例如,在太阳光这样的吸收线已经被观测到(夫琅禾费线,由约瑟夫·冯·夫琅禾费发现)中,并导致氦被发现在地球上之前就被发现。吸收谱线也可以在实验室中进行研究,例如用宽带光源和光谱仪或用扫描激光吸收光谱进行研究。 K%gP5>y*9>  
    在激光晶体等固态介质中也观察到类似的吸收和发射谱线。然而,在这里,由于吸收或发射物质与主体材料的相互作用,其吸收和发射特性通常较宽。 =VSkl;(O  
    观测到的吸收和发射谱线往往是某些物质的特征,因此可以作为光谱指纹,例如用于检测大气中的环境污染物。也可以通过它们与吸收系数的关系,利用 Beer - Lambert 定律测量浓度(或数密度)。 ^.vmF>$+I  
    有许多标准谱线经常被用作波长参考,例如用于光学玻璃的表征。 8a>SC$8"  
    yU7I;]YP  
    谱线的宽度和形状 TsHF tj9S  
    kXwi{P3D$  
    谱线总是表现出有限的线宽,它可以有不同的来源: J?%}=_fsa  
    1在高气压下,碰撞是频繁的。这导致谱线的碰撞增宽(或压力增宽)。本质上,发射原子在其辐射过程中经常受到碰撞的干扰,因此光学相位无法在较长时间内连续演化。 7tgFDLA  
    2由于辐射粒子的热运动,存在多普勒频移。这导致了所谓的多普勒展宽,其幅度取决于温度。存在无多普勒光谱学的方法,其在很大程度上消除了多普勒增宽的影响。 S;=_;&68?  
    3即使没有任何运动,也有一个自然的线宽,它受到上态寿命的限制(寿命变宽)。 S0LszW)e  
    4如上所述,由于与主体材料的相互作用,固体中发射或吸收的原子或离子通常表现出加宽的吸收和发射谱线。例如,电场会产生明显的影响。如果不同的原子或离子经历线特征的不同修改,则产生的增宽被称为不均匀增宽。 [M:S`{SbY  
    最小的线宽值(远低于1 Hz)可以通过某些禁止跃迁来实现,这种跃迁可以具有非常小的自然线宽,同时还可以抑制对线宽的各种其他影响。已经开发了用于这种测量的超精密光谱学方法。光学时钟的光学频率标准也采用极小的线宽。这里,激光的发射被稳定在窄的谱线上,使得激光的线宽甚至远低于谱线的宽度。 -;pOh;WG  
    线型,即光谱的形状,通常与主导的谱线增宽机制有关。例如,当寿命展宽占主导地位时,经常观察到洛伦兹线,而多普勒展宽导致高斯线形状。 ,w2WS\`%  
    某些谱线的窄带光通常被认为是准单色光。
     
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