Ширина спектральной линии - мера немонохроматичности спектральной линии. Ш.с. л. определяют как расстояние между точками контура
спектральной линии, в к-рых интенсивность равна половине её макс, значения.
В научной литературе вместо термина "Ш.с. л." иногда используют
англ. аббревиатуру FWHM - Full Width at Half Maximum. Ш. с. л. выражают в единицах
круговой частоты - dw (с-1), частоты - dv
(Гц), длины волны - dl (нм) или волнового числа - d(1/l)
= dv/c (см-1). Иногда под Ш.с.л. понимают
полуширину g = dw/2; для классич. осциллятора g есть
константа затухания амплитуды свободных колебаний.
Для изолированной квантовой системы характерна
естественная (радиационная) Ш. с. л. dve, определяемая
суммой ширин уровней энергии, между к-рыми происходит соответствующий данной
спектральной линии спонтанный квантовый переход. Для разрешённых отбора правилами переходов dvel-2.
Величина dve очень мала в радиодиапазоне, для ИК-линий
dve~100
Гц, в видимом и УФ-диапазонах dve~
10 МГц (для интенсивных линий). Для излучат. переходов из метастабильных состояний
естеств. ширина может быть очень малой; так, для строго запрещённой линии водорода
2S1/2 - 1S1/2 величина dve
обусловлена двухфотонным распадом верх. уровня и составляет всего ок. 1,3 Гц.
В разреженных газах с максвелловским распределением
частиц по скоростям спектральные линии имеют доплеровскую ширину, определяемую
Доплера эффектом:
где
-наиб. вероятная скорость частиц в газе, M - масса атома (или молекулы),
w0 - круговая частота спектральной линии. T. о., доплеровская
ширина зависит от температуры и часто используется для её определения.
В плотных газах, плазме, жидкостях и твёрдых
телах Ш.с. л. обусловлена взаимодействием частиц (см. Уширение
спектральных линий). Так, Ш. с. л. водородоподобного иона с зарядом ядра
Z в плазме в осн. определяется квазистатич. уширением ионами:
где Z,- заряд возмущающих ионов, Ni - их концентрация (число в 1 см3), n и п' - гл.
квантовые числа уровней энергии, участвующих в квантовом переходе. В большинстве
случаев, однако, механизм уширения спектральных линий в плазме ударный. Если
при этом на излучающую систему воздействует неск. видов возмущающих частиц,
то полная Ш.с. л. равна сумме ширин, вызванных ударным воздействием всех частиц:
где Nm-концентрация частиц
вида т, a Km = 2<us'm>
- константа уширения спектральной линии при соударении с частицами вида
т (s'т- эфф. сечение уширения). Ширина неводородоподобных линий в плазме обусловлена
гл. обр. столкновениями с электронами. По порядку величины
где n - гл. квантовое число верх. уровня,
m - его квантовый дефект, z- спектроскопич. символ иона, Ne - концентрация электронов, множитель а0,2-0,5
для нейтральных атомов, для однократных ионов а1.
Ударным механизмом объясняется также уширение радиолиний, соответствующих переходам
между высоковозбуждёнными уровнями атомов водорода. При этом Ш. с. л. обусловлена
неупругими переходами и пропорц. концентрации заряж. частиц.
В нейтральных газах уширение спектральных линий
атомами посторонних газов определяется потенциалом ван-дер-ваальсовского взаимодействия
V=C6/R6(R - расстояние между атомами, C6 - постоянная для данного
типа взаимодействующих атомов); Ш.с. л. выражается ф-лой
где M - приведённая масса сталкивающихся
частиц, N- их концентрация. Наиб. уширение в атомарных нейтральных газах
испытывают резонансные линии в однородном газе (резонансное уширение). Для изолированной
резонансной линии
где т - масса электрона, f01-сила
осциллятора перехода 01,
J0 и J1-квантовые числа полного
момента для основного и резонансного уровней.
Константы уширения К для колебательно-вращат.
и вра-щат. линий большинства молекул практически одного порядка величины. При
температуре T= 300 К характерное значение K~ 1 · 10-9 см3
с-1. Для больших вращат. квантовых чисел, когда разность энергий
уровней сопоставима с kT, ущирение становится в неск. раз меньше. Величина
К обычно Ta, причём эмпирич. значения показателя a для разл. пар молекул составляют
0,12-0,40. Уширение, связанное с собств. давлением газа, существенно превышает
уширение посторонним газом лишь в нек-рых случаях - чаще всего у полярных молекул.
Так, константа уширения давлением для вращат. линии H2O с частотой
380 ГГц составляет 7,5 · 10-9 см3 с-1. По Ш.с.
л., обусловленной взаимодействием частиц, определяют их концентрацию в излучающих
и поглощающих объектах (см., напр., Диагностика плазмы).
Спектральные линии с очень малой шириной реализуются при ядерных переходах в кристаллах при Мёссбауэра эффекте, узкие спектральные линии испускаются квантовыми генераторами - мазерами и лазерами.
Релятивисты и позитивисты утверждают, что "мысленный эксперимент" весьма полезный интрумент для проверки теорий (также возникающих в нашем уме) на непротиворечивость. В этом они обманывают людей, так как любая проверка может осуществляться только независимым от объекта проверки источником. Сам заявитель гипотезы не может быть проверкой своего же заявления, так как причина самого этого заявления есть отсутствие видимых для заявителя противоречий в заявлении.
Это мы видим на примере СТО и ОТО, превратившихся в своеобразный вид религии, управляющей наукой и общественным мнением. Никакое количество фактов, противоречащих им, не может преодолеть формулу Эйнштейна: "Если факт не соответствует теории - измените факт" (В другом варианте " - Факт не соответствует теории? - Тем хуже для факта").
Максимально, на что может претендовать "мысленный эксперимент" - это только на внутреннюю непротиворечивость гипотезы в рамках собственной, часто отнюдь не истинной логики заявителя. Соответсвие практике это не проверяет. Настоящая проверка может состояться только в действительном физическом эксперименте.
Эксперимент на то и эксперимент, что он есть не изощрение мысли, а проверка мысли. Непротиворечивая внутри себя мысль не может сама себя проверить. Это доказано Куртом Гёделем.
Понятие "мысленный эксперимент" придумано специально спекулянтами - релятивистами для шулерской подмены реальной проверки мысли на практике (эксперимента) своим "честным словом". Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.