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光谱的线宽和线型
内容：1，自然线宽2，Doppler加宽3，碰撞加宽4，渡越加宽5，饱和加宽
线宽??半高全宽(FWHM,FullWidthatHalfMaximum)=半高宽=半宽(halfwidth)=线宽(linewidth)。谱线宽度来源自然、多普勒、碰撞、渡越，饱和等线型g(?)线核线翼线核
第3.1节自然线宽一、辐射谱线自然线宽激发态的原子用一个经典阻尼谐振子描写：FourierTransferNormalizedLorentzian可忽略
Relationbetweenlinewidth,decayrate,andlifetime:Ifconsideringthegroundstate:NaturallinewidthEnergyuncertaintySpontaneousemissionEnergyuncertainty(lifetime)
一些跃迁谱线的自然线宽?[nm]?s[ns]??n=1/(2??s)[MHz]LiD267127.25.85NaD258916.39.76RbD278026.56.01CsD2852315.13Ba5549.117.49Ba7911.37us0.12
一、吸收线性215OscillatorwithdrivenforceqE宏观极化子：相对介电常数4Relativepermittivity3Lightspeedinmedium6相对磁化率
ImaginaryisabsorptionRealisdispersion,phasevelocityKramers-KronigrelationEffectivewavevector
一、Doppler效应(一级)第3.2节Doppler线宽相向运动时观察者感觉辐射场频率升高，反向时感觉频率降低原子吸收观察者动辐射源不动原子发射观察者不动辐射源动(原子感受到的光频率)(共振条件?0=?’)原子实际吸收的光频?a??L??原子谱线的一级(线性)Doppler频移
Maxwellianvelocitydistribution01ConsideringDopplerfrequencyshift(Dopplerbroadeneddistribution,Gussiandistribution)02Halfwidth03M?molemass/atomnumber(kg)04
MaxwellDistribution01Hot02Cold03Tsmall04Tlarge05“Hot”vs.“Cold”06速率vs速度07
Doppler线宽计算举例Z[amu]?[nm]T[K]??D[GHz]放电中HL?1121.6100055.8热管中NaD223589.15001.7室温85RbD285780.03000.52冷原子85RbD285780.0144?K0.36MHz热管中7LiD7670.86003.0冷原子7LiD7670.8140?K1.4MHz室温CsD2133852.13000.38室温CO24410?m3000.056室温87Rb钟跃迁876.8GHz3009.0KHz
四、Lorentz线型与Gauss线型的比较Lorentz线宽(FWHM):??n=?=Ai=1/?i??n=??n/2?一般情况??n=(1/?I+1/?k)DopplershiftNaturalprofileCenter:G+LWing:L
五、Voigt线型(Lorentz线型与Gauss线型的卷积)实际观察到的谱线线型一般都是Viogt线型，通过反卷积分析得到L(?-?0)和G(?-?0)原子吸收和发射线性，同时受自发辐射和速度影响
第3.3节碰撞加宽R(A,B)碰撞伙伴(对)A-B质心间距??碰撞频移，可正可负(取决于势能曲线/面)2Rc碰撞直径?c=Rc/v=2ps(1nm/500ms-1)碰撞时间(弹性)碰撞产生频移与加宽的原因：内能差??来自碰撞平动能，非碰撞产生改变体系内态绝热近似、B-O近似原子核重排(碰撞、化学反应)过程中，电子的电荷分布/跃迁(fs)可实时快速地调整(垂直跃迁)
两体碰撞1辐射2B粒子数3吸收4测量I(?,T)?T关系，可独立得到基态Vi(R)的信息：5
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