A spektrális vonalak szélessége és felosztása
A legegyszerűbb sugárzási elméletek szigorúan monokromatikus sugárzást feltételeznek. Azonban a valóságban ez nem létezik, és minden spektrális vonal véges (bár néha kicsi) szélességű, vagyis az intervallum (v0, v0 + dv) különböző frekvenciáinak egy csoportját jelenti.
Ez klasszikus szempontból az azonos elemi radiátorok egyidejű bomlása miatt következik be. Valójában, ha feltételezzük, hogy az elemi radiátor a törvénynek megfelelően csillapított oszcillációt végez:
akkor a Fourier-tétel alkalmazásával kimutatható, hogy egy ilyen oszcilláció egyenlő a folytonos spektrumú csillapítás nélküli oszcillációval, és energiáik arányosak a tényezővel:
Ez a tényező éles maximális v = v0 értékkel, és félévente csökken
A v-v0 = Δv különbséget a spektrális vonal természetes félszélességének tekintjük. hozzáállás
a relatív félszélességnek nevezik. Kicsi az optikai spektrumban, 10 -8 -10 -4 sorrendben.
Mivel a vizsgált oszcilláció energiájának relaxációs ideje
akkor a kapcsolat (14.3) átírható a formában
Kvantum szempontból az atom, amelynél a felesleges energia ΔW = hΔv, egy ideig marad a gerjesztett állapotban, és csak ezután fotont bocsát ki; e felesleges energia becslése (a bizonytalansági viszonyokkal összhangban) - csak kb
Ha ezt a kifejezést h-vel osztjuk el, megszerezzük a klasszikus kapcsolatot (14.4).
Így, a lényeg csillapítás korábban tárgyalt klasszikus szempontból, egy kvantum szempontból, hogy az atomok részletekben sugároznak energiát (fotonok), átadva a gerjesztett állapotok, hogy az alapul szolgáló. Ebben az esetben egy fotont bocsátanak ki, amelyhez egy elektromágneses oszcilláció vonala felel meg, amint azt már tárgyaltuk. Még ez az egyetlen „impulzus” nem tudható, hogy egy fix frekvencia, más szóval, az energia becslése minden egyes atomja sugárzás (a határozatlansági elv) lehet csak kb. Ráadásul az atomok nem egyszerre bocsátanak ki, a sugárzás különböző kezdeti fázisú vonatok gyűjteménye. Kivétel ezek kiváltott kibocsátása (lásd a 14.6. Pontot). Ha az atomrendszer gerjesztésének oka megszűnik, a (14.4) szerint felesleges energia fokozatosan csökken az idővel. A kvantum szempontból, ennek oka, hogy egy számának csökkenése a gerjesztett atomok a klasszikus szempontból - csökkenése a rezgések amplitúdójának a gerjesztett atomok.
Rendes körülmények között számos külső tényező a szélesség szélesebb növekedéséhez vezet (a Doppler-eltolódás az atomok véletlenszerű mozgása, más atomok ütközésének hatása stb.).
Csak klasszikus ötleteket használva nem lehet megmagyarázni egy anyag sugárzási vonalának különböző intenzitását. Quantum elmélet társítja az intenzitása egy másik valószínűsége átmenet az egyik állapotból a másikba, és biztosítja receptek kiszámításához ezeket a valószínűségeket, úgy, hogy a spektrumok lehet számítani kellően pontosan és teljes mértékben (különösen a könnyű elemek atomok).
Az atomok elhelyezése külső elektromos vagy mágneses térben energiájuk megváltozásához vezet, ami befolyásolja a sugárzási frekvenciát. A mágneses mezőben a spektrális vonalak felosztását a Zeeman fedezte fel, és a Lorentz klasszikus pozíciójából magyarázható (Zeeman-hatással megismerkedtünk). Itt adjuk hozzá, hogy ilyen egyszerű hatás csak az egyszerű külső elektronikus rétegű alkálifémekre figyelhető meg. Más esetekben a hatás sokkal bonyolultabb (nagyszámú vonalra osztva), és már nem képes klasszikus magyarázatra. A kvantummechanika megmagyarázza ezt a komplexebb effektust is.
1913-ban Stark felfedezte a hidrogén spektrum vonalak felosztását, amikor a hidrogén egy elektromos mezőbe került. Mivel az izgatott hidrogénatomok. villamos pillanattal rendelkeznek, majd egy külső elektromos mezőben további energiát kapnak, amely ezután kibocsátásuk gyakoriságának változásával nyilvánul meg. A Stark-hatás kvantitatív leírása csak a kvantummechanika módszereivel lehetséges.