Розширення спектральних ліній унаслідок зіткнень.
Зіткнення атомів з іншими атомами, іонами, вільними електронами або стінками посуду в газі, а також взаємодія атомів з гратками в твердих тілах (яке можна розглядати як зіткнення з фононом) приводять до збільшення швидкості обміну енергією між частинками і відповідно до зменшення часу життя атома у збудженому стані. Δω = 1/τр , де τр - час релаксації, який визначається процесами зіткнень.
Особливо ефективно процеси релаксації із збуджених станів можуть здійснюватися в твердих тілах при взаємодії з коливаннями граток, при цьому τр може складати 10-9 - 10-11 с.
Розширення спектральних ліній за рахунок впливу внутрішніх і зовнішніх електричного і магнітного полів.
Цей механізм розширення визначається ефектами Зеємана і Штарка. Якщо величини зеєманівського або штарковського розщеплювання менше ширини кожного підрівня, то поряд розташовані підрівні частково перекриваються, викликаючи розширення відповідних спектральних ліній.
Розрізняють однорідне і неоднорідне розширення.
Називається однорідним, якщо лінії кожного окремого атома і системи в цілому розширюються однаково. До однорідного розширення відносяться природне розширення, розширення за рахунок процесів релаксації, зокрема зіткнень, і т.д.
Називається неоднорідним, якщо резонансні частоти окремих атомів не співпадають і розподіляються в деякій смузі частот, приводячи до розширення лінії системи в цілому при істотно меншому розширенні лінії окремих атомів. До неоднорідного розширенню відносяться допплерівське розширення, розширення за рахунок неоднорідностей середовища і т.д.
Визначення однорідного і неоднорідного розширення.
Розрізняють однорідне і неоднорідне розширення.
Називається однорідним, якщо лінії кожного окремого атома і системи в цілому розширюються однаково. До однорідного розширення відносяться природне розширення, розширення за рахунок процесів релаксації, зокрема зіткнень, і т.д.
Називається неоднорідним, якщо резонансні частоти окремих атомів не співпадають і розподіляються в деякій смузі частот, приводячи до розширення лінії системи в цілому при істотно меншому розширенні лінії окремих атомів. До неоднорідного розширенню відносяться допплерівське розширення, розширення за рахунок неоднорідностей середовища і т.д.
Енергія фотону, релєєвське, комптонівське розсіювання.
Розсіянням світла називається явище, при якому направлений світловий пучок, що розповсюджується в середовищі, відхиляється по всіляких напрямах. Розсіяння світла як макроскопічне явище може бути обумовлено різними макроскопічними неоднорідностямі середовища.
Процеси розсіювання відбуваються на молекулярному рівні в макроскопічному однорідному середовищі.
Діаграма взаємодії:
Фотон з енергією ħω, поляризацією α1 і хвильовим вектором k1 взаємодіє з системою (атомом, молекулою), що знаходиться в стані Е0, переводячи її у віртуальний стан El. Переходячи з цього нестійкого стану в початковий, система випускає фотон з енергією ħω', поляризацією α2 і хвильовим вектором к2. При цьому виконується закони збереження енергії ħω +Е = ħω'+Е' і імпульсу ħk +p = ħk'+p'.
Розсіювання, при якому змінюється тільки поляризація і напрям розповсюдження хвилі, а енергія фотона (довжина хвилі) залишається незмінною, називається релєєвськім розсіянням.
Розсіяння, при якому спостерігається мала зміна енергії фотона (довжини хвилі), залежна від кута розсіяння, називається комптонівським розсіюванням або ефектом Комптона.