均匀加宽线型函数均匀加宽光源中每个发光粒子由于某种物理.pptVIP

2.3 均匀加宽线型函数 均匀加宽：光源中每个发光粒子由于某种物理因素的影响，使光谱线在原来的自然线宽基础上又加宽了，而中心频率保持不变，每一发光粒子对谱线内任意频率都有贡献，并且所有发光粒子的谱线加宽完全一样，不能把线型函数上的某一特定频率和某些特定粒子联系起来。 均匀增宽 均匀增宽 自然增宽 1 经典电子论认为：每个粒子都可以看成是一个电偶极子。当电偶极子的正负中心的距离r并作频率为 的简谐运动时，（粒子）就辐射频率为 的电磁波。 在不受外界影响时，处于激发态的粒子会自发的向低能态跃迁。也就是说，在自发辐射发光过程中，能量不断衰减，电偶极子的正负中心不再做简谐振动，从而导致光谱线有一定的宽度，叫做自然加宽。 自然增宽 1 电偶极子辐射场的衰减振动 发光粒子自发辐射时产生的光频电磁场随 时间的变化规律可写成： 自然增宽 1 式中 为阻尼系数。 电偶极子辐射场的衰减振动 自然增宽 1 原子自发辐射发出的光波，是由许多不同的振幅的简谐波组成的。 自然增宽 1 复数形式： （ ） 自然增宽 1 由傅里叶变换理论得出 ： 自然增宽 1 当时间t0时 其模的平方为自发辐射单色辐射光强 自然增宽 1 t t 自然增宽 1 自然增宽 1 在 频率范围内光强为： 根据线型函数的定义： 线型函数： 自然增宽 1 自然增宽 1 （下角标N表示自然增宽） 当 时， 谱线宽度的定义： 当线型函数值下降至中心频率处线型函数值1/2时，对应的 两频率之差为光谱的线宽 令： 自然增宽 1 自然增宽 1 谱线宽度： N 自然增宽的线型函数宽： 自然增宽 1 或 这个自然增宽的线型函数也叫洛伦兹线型函数。 自然增宽 1 定义：是由于发光原子间的相互作用造成的，对于气体激光器而言，由于大量气体做无规则的热运动，它们之间会频繁地发生碰撞，结果是原来处于激发态的原子有可能无辐射跃迁到其它能级，这也就相当于缩短了原子激发态的寿命，使原子发光中断或光波相位发生突变，这种由于原子碰撞引起的增宽称为碰撞增宽。 2 碰撞增宽 2 碰撞增宽的形成机理 线型函数可表示为： 2 碰撞增宽 2 每个发光粒子由于碰撞而引起的谱线加宽与自然加宽的机理是一样的 2 碰撞增宽 2 称为平均碰撞时间，由于气体原子/分子碰撞非常频繁，所以 为统计平均值。 反映了气体分子成原子间碰撞的频繁程度。 1）碰撞增宽应和原子的碰撞频率Z成正比，显然，气体压 强越大，碰撞次数越多，故碰撞增宽与压强P成正比。 注意：