ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Квантовая теория ударного расширения спектральных линий. Нестационарная теория из "Оптические спектры атомов" Распределение интенсивности в спектральной линии /,, возникающее в результате возмущения колебаний, может быть найдено путем разложения функции (1) в интегралы Фурье. В указанном общем виде задача не разрешима. Характер взаимодействия частиц зависит от их природы и состояния и должен рассматриваться методами квантовой механики. Для разных частиц, находящихся в разных состояниях, результат получится разный. Очевидно, можно лишь ставить задачу о вычислении контура и ширины данной линии, как можно, например, говорить о расчете функции возбуждения данного энергетического уровня атома. В таком направлении расчеты велись в редких случаях в основном они сводились к рассмотрению определенных приближенных схем, выбор которых иногда определялся не столько физическими предпосылками, сколько возможностью разрешить возникающие математические трудности. Тем не менее был получен ряд результатов, представляющих интерес. [c.497] Вернемся теперь к статистической теории, применимой при квазиста-ционарном рассмотрении процесса взаимодействия частиц. Тогда интенсивность 1 (1ч, приходящаяся на интервал частот ч, ч- йч, пропорциональна вероятности осуществления того возмущения, при котором атом излучает колебания с частотой ч в этом интервале частот. [c.499] В указанных статистических методах рассматривалось совокупное действие ца каждый данный атом большого числа других возмущающих частиц. Однако статистическая теория может быть применена и таким образом, что в каждый данный момент учитывается лишь взаимодействие с одной ближайшей частицей. [c.499] Из сказанного видно, что крылья линии возникают за счет парных близких столкновений, которые можно описывать статистически, а внутренняя часть контура — за счет более слабых взаимодействий, описываемых с учетом изменения фазы колебаний у], т. е. методами ударной теории. Таким образом, разные части одного и того же контура спектральной линии удобно описывать разными теориями. [c.500] Критерий применимости того и другого метода был исследован многими авторами [28-зо] Грубую оценку этой применимости можно провести следующим образом пролеты, происходящие на расстояниях, больших радиуса Вейскопфа рд, ведут к образованию центральной части контура пролеты, при которых частицы сближаются на расстояния, меньшие радиуса Вейскопфа рд,—к образованию статистического крыла линии. Таким образом, граница между обеими областями контура лежит приблизительно при частоте у, определяемой равенством (5), в котором г надо положить равным радиусу Вейскопфа Рд. [c.500] При малых давлениях, когда ОоЛ р 1, ударное расширение играет основную роль, и на долю статистического крыла приходится очень малая доля обшей интенсивности линии. [c.501] На рис. 273 приведен контур спектральной линии, сдвинутой относительно своего невозмушенного положения Ур, и расширенной. Отмечены Ударная область и статистическое крыло . [c.501] Прежде всего остановимся на следующем вопросе общего характера. Ударная теория во всех ее вариантах рассматривает излучающий атом как осциллятор, колебания которого возмущены внешним воздействием. С квантовомеханической точки зрения внешние причины возмущают энергетические уровни атомов только в результате возмущения уровней изменяется частота линии, испускаемой при переходе между ними. Как согласовать обе точки зрения Этот вопрос был впервые решен Вейскопфом [ ]. [c.501] Т1усть (д) — собственная функция п-го состояния атома, определяемого конфигурацией его электронов д — совокупность координат электронов относительно центра тяжести атома. Тогда полная собственная функция атома равна произведению ф ( )-ф (г, W). где () (г, 11/) — собственная функция, описывающая поступательное движение. [c.501] Интенсивность линии, излучаемой при переходе п- п и одновременном изменении кинетической энергии атома от значения до значения Wк. [c.501] Это последнее выражение эквивалентно выражению для распределения интенсивности в линии /, при рассмотрении возмущенных колебаний осциллятора (формула (1) 86). Таким образом, математическое описание процесса расширения линии оказывается одним и тем же и при классическом и при квантовомеханическом методах. [c.502] Изменение фазы в общем виде получается комплексным. Мнимая часть фазы связана с неупругими столкновениями, учет которых соответствует учету затуханий колебаний осциллятора. Затухание ведет к увеличению ширины линии и уменьшению сдвига по сравнению с их значениями при рассмотрении стационарного процесса. [c.504] Остановимся еще на случае расширения резонансных линий какого-либо элемента под влиянием возмущающего действия атомов того же элемента. Наблюдения показывают, что при повышении давления пара данного элемента его резонансные линии расширяются весьма сильно, при этом, обычно, несимметрично. Этот факт вначале истолковывался как доказательство существования особого, специфического для одинаковых атомов расширения, вызванного дипольным взаимодействием, в результате которого возникают связанные колебания большого числа осцилляторов. Отсюда сама ширина линий получила название ширины связи. [c.505] При больших давлениях требуется более подробное квантовомеханическое рассмотрение взаимодействия близко расположенных друг от друга атомов. [c.506] Вернуться к основной статье