Однородное уширение - Homogeneous broadening - Wikipedia

Однородное уширение это тип спектр излучения уширение, при котором все атомы, исходящие с определенного рассматриваемого уровня, излучают с равными возможностями.^[1] Если оптический излучатель (например, атом) демонстрирует однородное уширение, его спектральная ширина линии - его естественная ширина линии, а Лоренцианский профиль.

Расширение лазерных систем

Расширение лазерной физики - это физическое явление, которое влияет на спектроскопическая форма линии профиля лазерного излучения. Лазерное излучение возникает из-за (возбуждения и последующего) релаксации квантовой системы (атом, молекула, ион и т. Д.) Между возбужденным состоянием (более высоким по энергии) и более низким. Эти состояния можно рассматривать как собственные состояния оператора энергии. Разница в энергии между этими состояниями пропорциональна частоте / длине волны испускаемого фотона. Поскольку эта разность энергий имеет флуктуацию, тогда частота / длина волны «макроскопического излучения» (луча) будет иметь определенную ширину (т.е. он будет «расширен» по сравнению с «идеальным» совершенно монохроматическим излучением).

В зависимости от характера флуктуации может быть два типа уширения. Если флуктуация частоты / длины волны происходит из-за явления, которое одинаково для каждого квантового излучателя, происходит однородное уширение, тогда как если каждый квантовый излучатель имеет различный тип флуктуации, уширение составляет неоднородный.

Примеры ситуаций, когда флуктуация одинакова для каждой системы (однородное уширение): естественное или пожизненное расширение, и столкновительный или расширение давления. В этих случаях на каждую систему "в среднем" воздействуют одинаково (например, столкновения из-за давления).

Наиболее частая ситуация в твердотельных системах, когда колебания различны для каждой системы (неоднородное уширение) - это когда из-за наличия присадки, локальное электрическое поле различно для каждого эмиттера, поэтому Эффект Старка неоднородно изменяет уровни энергии. Однородно уширенная эмиссионная линия будет иметь лоренцевский профиль (т. Е. Будет наилучшим образом соответствовать лоренцевой функции), в то время как неоднородно уширенная эмиссия будет иметь профиль Гауссов профиль. Одно или несколько явлений могут присутствовать одновременно, но если флуктуация более широкая, она будет отвечать за характер расширения.

Эти эффекты не ограничиваются лазерными системами или даже оптической спектроскопией. Они актуальны в магнитный резонанс а также, где частотный диапазон находится в радиочастотной области для ЯМР, и к этим эффектам также можно отнести EPR где форма линии наблюдается при фиксированном (микроволновая печь ) частота и в магнитное поле классифицировать.

Полупроводники

В полупроводники, если все колебания имеют одинаковую собственную частоту ${\displaystyle \omega _{0}}$ и расширение мнимой части диэлектрическая функция ${\displaystyle \varepsilon _{2}(\omega )}$ возникает только из-за конечного затухания ${\displaystyle \gamma }$, система называется однородно расширенный, и ${\displaystyle \varepsilon _{2}(\omega )}$ имеет Лоренцианский профиль. Если в системе много осцилляторов с немного разными частотами примерно ${\displaystyle \omega _{0}}$ однако тогда система неоднородно расширенный.^[2]

Смотрите также

• Однородность (физика)
• Профиль Voigt
• Форма спектральной линии

Рекомендации

1. Басс, Майкл; Вирендра Н. Махаджан; Эрик Ван Страйланд (2009). Справочник по оптике: проектирование, изготовление и испытания; Источники и детекторы; Радиометрия и фотометрия. McGraw Hill Professional. п. 16.5. ISBN  978-0-07-149890-6.
2. Клингширн, Клаус Ф. (6 июля 2012 г.). Полупроводниковая оптика (4-е изд.). Springer. п. 88. ISBN  978-364228362-8.