用共振线照射时,获得一峰形吸收(具有一定宽度)。可以看成是由极为精细的许多频率相差甚小的光波组成的,有谱线轮廓。原子吸收线的宽度通常用半宽度表示。最大吸收值的一半处的频率宽度,用△ v表示,简称谱线宽度(Ⅰ0入射光强, Ⅰ 被吸收后的光强, v 0为吸收线的中心频率)。
表征吸收线轮廓(峰)的参数
由:It = I0 e -Kvb,透射光强度 It 和吸收系数及辐射频率有关。
以Kv 对v作图
中心频率nO(峰值频率) :最大吸收系数对应的频率
中心波长:λ(nm)
半宽度:ΔnO 10-3-10-2nm
吸收峰变宽原因
(1)自然宽度(natural width) ΔVN
谱线的物理轮廓或者本征轮廓。 与激发态原子的平均寿命有关,平均寿命越长,谱线宽度越窄。不同谱线有不同的自然宽度,根据量子力学的计算,谱线的自然宽度∆λ约为 10-1-10-4 Å。比其它原因引起的谱线宽度小得多,多数情况下可以复略。
2)热变宽(多普勒变宽Doppler broadening)ΔVD
多普勒效应:一个运动着的原子发出的光,如果运动方向离开观察者(接受器),则在观察者看来,其频率较静止原子所发的频率低,反之,则高。
由于原子在空间做无规则热运动所致。由于热运动导致多普勒效应。一般可达10-3nm,是谱线变宽的主要因素。
M 为质点的原子量,T 为温度(K), V0 为谱线中心频率。
多普勒效应(Doppler effect)是为纪念奥地利物理学家及数学家克里斯琴·约翰·多普勒(Christian Johann Doppler)而命名的。多普勒认为,物体辐射的波长因为光源和观测者的相对运动而产生变化。在运动的波源前面,波被压缩,波长变得较短,频率变得较高 (蓝移 (blue shift))。在运动的波源后面,产生相反的效应。波长变得较长,频率变得较低 (红移 (red shift))。波源的速度越高,所产生的效应越大。
根据光波红/蓝移的程度,可以计算出波源循着观测方向运动的速度。恒星光谱线的位移显示恒星循着观测方向运动的速度。除非波源的速度非常接近光速,否则多普勒位移的程度一般都很小。所有波动现象 (包括光波) 都存在多普勒效应。
多普勒效应:一个运动着的原子发出的光,如果运动方向离开观察者(接受器),则在观察者看来,其频率较静止原子所发的频率低,反之,则高。
压力变宽pressure broadening(劳伦兹变宽,赫鲁兹马克变宽)ΔVL
又称碰撞变宽,由于吸光原子与蒸气中原子或分子相互作用而引起的能级稍微变化,使发射或吸收光量子频率改变而导致的谱线变宽。压力变宽通常随压力增大而增大。
自吸变宽
光源空心阴极灯发射的共振线被灯内同种基态原子所吸收产生自吸现象。灯电流越大,自吸现象越严重。
场致变宽
外界电场、带电粒子、离子形成的电场及磁场的作用使谱线变宽的现象;影响较小。
一般的情况下,谱线的宽度可以认为主要是由于多普勒效应与压力变宽两个因素引起的。
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