谱线加宽和线型函数课件

深圳大学电子科学与技木学院33谱线加宽和线型函数基本概念均匀加宽自然加宽碰撞加宽晶格振动加宽非均匀加宽多普勒加宽晶格缺陷加宽深圳大学电子科学与技木学院1深圳大学电子科学与技木学院谱线加宽与线型函数基本概念由于各种因素的影响,自发辐射并不是单色的,即光谱不是单一频率的光波,而包含有个频率范围,称为谱线加宽。P(ν)是描述自发辐射功率按频率分布的函数。在总功率P中,分布在计dv围内的光功率为P(v)dv,数学表示为P=RvdvP(v)的量纲?深圳大学电子科学与技木学院2深圳大学电子科学与技木学院·引入谱线的线型函数(v%量纲为[s],v表115)=2u示线型函数的中心频率,即满足归一化条件式1)h1线型函数在vv时有最大值,并在时下降到最大值的一半,即F-y·按上式定义的4称为谱线宽度深圳大学电子科学与技木学院3深圳大学电子科学与技木学院LineshapefunctionIfoneperformsaspectralanalysisoftheradiationemittedbyspontaneous2>1transitionsonefindsthattheradiationisnotstrictlymonochromatic(thatis,ofonefrequency)butoccupiesafinitefrequencybandwidth.Thefunctiondescribingthedistributionofemittedintensityversusthefrequencyvisreferredtoasthelineshapefunctiong(u,vo)(ofthetransition2>1)anditsarbitraryscalefactorisusuallychosensothatthefunctionisnormalizedaccordingto∫1vxh=1深圳大学电子科学与技木学院4深圳大学电子科学与技木学院Wecanconsequentlyviewg1,chastheaprioriprobabilitythatagivenspontaneousemissionfromlevel2tolevel1willresultinaphotonwhosefrequencyisbetweenvandv+dvTheseparationAvbetweenthetwofrequenciesatwhichthelineshapefunctionisdowntohalfitspeakvalueisreferredtoasthelinewidth深圳大学电子科学与技木学院5深圳大学电子科学与技木学院Anothermethodofdeterminingg(v,v)istoapplyanelectromagneticfieldtothesamplecontainingtheatomsandthenplottheamountofenergyabsorbedby1-2transitionsasafunctionofthefrequency.Thisfunctionisagaing(u,v)Thefactthatboththeemissionandtheabsorptionaredescribedbythesamelineshapefunctioncanbeverifiedexperimentally.followsfrombasicquantummechanicalconsiderations深圳大学电子科学与技木学院6深圳大学电子科学与技木学院加宽机制之均匀加宽homogeneousbroadening如果引起加宽的物理因素对每个原子都是等同的,则这种加宽称作均匀加宽。·每个原子都以整个线型发射,不能把线型函数上的某一特定频率和某些特定原子联系起来,即每一发光原子对光谱线内任一频率都有贡献自然加宽、碰撞加宽和晶格振动加宽属于均匀加宽深圳大学电子科学与技木学院7深圳大学电子科学与技木学院自然加宽(naturalbroadening)·在不受外界影响时,受激原子并非永远处于激发态,会自发地向低能级跃迁,因而受激原子在激发态上具有有限的寿命。这一因素造成原子跃迁谱线的自然加宽深圳大学电子科学与技木学院8深圳大学电子科学与技木学院在经典模型中,原子中作简谐运动的电子由于自发辐射而不断消耗能量,因而电子振动的振幅服从阻尼振动规律其中,v是原子作无阻尼简谐振动的频率,即原子发光的中心频率,y为阻尼系数。这种阻尼运动不再是频率为v的单一频率(简谐)振动,而是包含有许多频率的光波,即谱线加宽了,此即形成自然加宽的原因。深圳大学电子科学与技木学院9深圳大学电子科学与技木学院寸x()作傅立叶变换,可求得它的频谱2,<吃不D辐射功率正比于电子振动振幅的平方,频率在~v+dv区间内的自发辐射功率为以A以<→xv6=PRyXLX深圳大学电子科学与技木学院10谱线加宽和线型函数课件11谱线加宽和线型函数课件12谱线加宽和线型函数课件13谱线加宽和线型函数课件14谱线加宽和线型函数课件15谱线加宽和线型函数课件16谱线加宽和线型函数课件17谱线加宽和线型函数课件18谱线加宽和线型函数课件19谱线加宽和线型函数课件20谱线加宽和线型函数课件21谱线加宽和线型函数课件22谱线加宽和线型函数课件23谱线加宽和线型函数课件24谱线加宽和线型函数课件25谱线加宽和线型函数课件26谱线加宽和线型函数课件27谱线加宽和线型函数课件28谱线加宽和线型函数课件29谱线加宽和线型函数课件30谱线加宽和线型函数课件31谱线加宽和线型函数课件32谱线加宽和线型函数课件33谱线加宽和线型函数课件34谱线加宽和线型函数课件35谱线加宽和线型函数课件36谱线加宽和线型函数课件37谱线加宽和线型函数课件38谱线加宽和线型函数课件39谱线加宽和线型函数课件40谱线加宽和线型函数课件41谱线加宽和线型函数课件42谱线加宽和线型函数课件43谱线加宽和线型函数课件44谱线加宽和线型函数课件45谱线加宽和线型函数课件46谱线加宽和线型函数课件47谱线加宽和线型函数课件48深圳大学电子科学与技木学院33谱线加宽和线型函数基本概念均匀加宽自然加宽碰撞加宽晶格振动加宽非均匀加宽多普勒加宽晶格缺陷加宽深圳大学电子科学与技木学院49深圳大学电子科学与技木学院谱线加宽与线型函数基本概念由于各种因素的影响,自发辐射并不是单色的,即光谱不是单一频率的光波,而包含有个频率范围,称为谱线加宽。P(ν)是描述自发辐射功率按频率分布的函数。在总功率P中,分布在计dv围内的光功率为P(v)dv,数学表示为P=RvdvP(v)的量纲?深圳大学电子科学与技木学院50深圳大学电子科学与技木学院·引入谱线的线型函数(v%量纲为[s],v表115)=2u示线型函数的中心频率,即满足归一化条件式1)h1线型函数在vv时有最大值,并在时下降到最大值的一半,即F-y·按上式定义的4称为谱线宽度深圳大学电子科学与技木学院51深圳大学电子科学与技木学院LineshapefunctionIfoneperformsaspectralanalysisoftheradiationemittedbyspontaneous2>1transitionsonefindsthattheradiationisnotstrictlymonochromatic(thatis,ofonefrequency)butoccupiesafinitefrequencybandwidth.Thefunctiondescribingthedistributionofemittedintensityversusthefrequencyvisreferredtoasthelineshapefunctiong(u,vo)(ofthetransition2>1)anditsarbitraryscalefactorisusuallychosensothatthefunctionisnormalizedaccordingto∫1vxh=1深圳大学电子科学与技木学院52深圳大学电子科学与技木学院Wecanconsequentlyviewg1,chastheaprioriprobabilitythatagivenspontaneousemissionfromlevel2tolevel1willresultinaphotonwhosefrequencyisbetweenvandv+dvTheseparationAvbetweenthetwofrequenciesatwhichthelineshapefunctionisdowntohalfitspeakvalueisreferredtoasthelinewidth深圳大学电子科学与技木学院53深圳大学电子科学与技木学院Anothermethodofdeterminingg(v,v)istoapplyanelectromagneticfieldtothesamplecontainingtheatomsandthenplottheamountofenergyabsorbedby1-2transitionsasafunctionofthefrequency.Thisfunctionisagaing(u,v)Thefactthatboththeemissionandtheabsorptionaredescribedbythesamelineshapefunctioncanbeverifiedexperimentally.followsfrombasicquantummechanicalconsiderations深圳大学电子科学与技木学院54深圳大学电子科学与技木学院加宽机制之均匀加宽homogeneousbroadening如果引起加宽的物理因素对每个原子都是等同的,则这种加宽称作均匀加宽。·每个原子都以整个线型发射,不能把线型函数上的某一特定频率和某些特定原子联系起来,即每一发光原子对光谱线内任一频率都有贡献自然加宽、碰撞加宽和晶格振动加宽属于均匀加宽深圳大学电子科学与技木学院55深圳大学电子科学与技木学院自然加宽(naturalbroadening)·在不受外界影响时,受激原子并非永远处于激发态,会自发地向低能级跃迁,因而受激原子在激发态上具有有限的寿命。这一因素造成原子跃迁谱线的自然加宽深圳大学电子科学与技木学院56深圳大学电子科学与技木学院在经典模型中,原子中作简谐运动的电子由于自发辐射而不断消耗能量,因而电子振动的振幅服从阻尼振动规律其中,v是原子作无阻尼简谐振动的频率,即原子发光的中心频率,y为阻尼系数。这种阻尼运动不再是频率为v的单一频率(简谐)振动,而是包含有许多频率的光波,即谱线加宽了,此即形成自然加宽的原因。深圳大学电子科学与技木学院57深圳大学电子科学与技木学院寸x()作傅立叶变换,可求得它的频谱2,<吃不D辐射功率正比于电子振动振幅的平方,频率在~v+dv区间内的自发辐射功率为以A以<→xv6=PRyXLX深圳大学电子科学与技木学院58谱线加宽和线型函数课件59谱线加宽和线型函数课件60谱线加宽和线型函数课件61谱线加宽和线型函数课件62谱线加宽和线型函数课件63谱线加宽和线型函数课件64谱线加宽和线型函数课件65谱线加宽和线型函数课件66谱线加宽和线型函数课件67谱线加宽和线型函数课件68谱线加宽和线型函数课件69谱线加宽和线型函数课件70谱线加宽和线型函数课件71谱线加宽和线型函数课件72谱线加宽和线型函数课件73谱线加宽和线型函数课件74谱线加宽和线型函数课件75谱线加宽和线型函数课件76谱线加宽和线型函数