局所条件による効果
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2021/04/18 05:46 UTC 版)
自然広がり: 不確定性原理は励起状態の寿命とエネルギーの揺らぎを関係づける。自然広がりは周波数シフトを伴わないローレンツ型のスペクトル分布をもたらす。緩和定数を変化させることによってのみ、自然広がりを実験的に変化させることができる。 熱ドップラー広がり:気体中の原子は、ある速度分布を持っている。原子から放出される光子は、ドップラー効果により原子と観測者の相対速度に依存して周波数がシフトする。気体の温度が高いほど、気体分子の速度分布は広くなる。スペクトル線は放出された多数の光子のスペクトルの重ね合わせとなるため、高温の気体であるほど、放出される光子のスペクトル線は広くなる。この効果による広がりは、中心周波数シフトを伴わないガウス型の広がりスペクトルをもたらす。 圧力による広がり: 光子を放出する気体分子の近くに他の気体分子が存在すると、放射される電場が変化する。これが発生する2つの制約状況がある―― 衝突によるスペクトル広がり: 他の気体分子との衝突により、光子放出過程が妨げられる。衝突は放出過程よりもはるかに短い時間で生じる。この効果は気体の密度と温度の両方に依存する。衝突によるスペクトル広がりはローレンツ関数型となり、中心周波数シフトを伴うことがある。 準定常的な圧力によるスペクトル広がり: 近くに存在する他の粒子がもたらす摂動により粒子のエネルギーレベルが変化し、そのため放出される光子の周波数が変化する。この効果は、光子放出過程より長い時間持続する。気体の密度には依存するが、温度にはあまり依存しない。スペクトル線の形状は、摂動力が距離にどう依存するかによって決定される。中心周波数シフトを伴うこともある。 圧力広がりは、摂動力の性質により以下のように分類することもできよう―― 線形シュタルク広がりは、一次のシュタルク効果によって生じる。それは光放出する粒子と電場の相互作用に起因するものである。 ( Δ E ∼ 1 / r 2 {\displaystyle \Delta E\sim 1/r^{2}} ) 共鳴広がりは、摂動を及ぼす粒子が光子を放出する粒子と同じ種類のものである場合に生じ得るエネルギー交換過程に起因する。( Δ E ∼ 1 / r 3 {\displaystyle \Delta E\sim 1/r^{3}} ) 2次シュタルク広がりは、2次のシュタルク効果に起因する。線形シュタルク効果と同様、粒子と電場の相互作用の結果であり、電場の2乗に比例する中心周波数シフトをもたらす。( Δ E ∼ 1 / r 4 {\displaystyle \Delta E\sim 1/r^{4}} ) ファンデルワールス広がりは、光放出を行う粒子がファンデルワールス力の摂動を受けている場合に生じる。準静的な場合には、"van der Waals profile"とも呼ばれるレヴィ分布で線幅広がりを記述できる場合が多い。距離の関数としてのエネルギーの変化はたとえばレナード-ジョーンズ・ポテンシャル( Δ E ∼ 1 / r 6 {\displaystyle \Delta E\sim 1/r^{6}} )によってin the wings[訳語疑問点]与えられる。
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