Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Лоренц профилімен эмиссия спектрі
Emission spectrum with Lorentzian profile
Гомогенді кеңею – қарастырылып отырған белгілі бір деңгейден сәуле шығаратын барлық атомдардың тең мүмкіндікпен сәуле шығаруына байланысты эмиссия спектрінің кеңею түрі. Егер оптикалық эмитер (мысалы, атом) гомогенді кеңеюді көрсетсе, оның спектрлік сызық ені табиғи сызық еніне тең болады және Лоренц профиліне ие болады.
Homogeneous broadening is a type of emission spectrum broadening in which all atoms radiating from a specific level under consideration radiate with equal opportunity. If an optical emitter (e. g. an atom) shows homogeneous broadening, its spectral linewidth is its natural linewidth, with a Lorentzian profile.
Лазерлік жүйелерде кеңіту
Лазерлік физикада кеңейту – лазерлік эмиссия профилінің спектроскопиялық сызық пішініне әсер ететін физикалық құбылыс. Лазерлік сәуле шығару кванттық жүйенің (атом, молекула, ион және т.б.) қозуы және одан кейінгі релаксациясы нәтижесінде туындайды, бұл қоздырылған күй (жоғары энергиялы) мен төменгі күй арасында жүреді. Бұл күйлерді энергия операторының өзіндік күйлері деп қарастыруға болады. Бұл күйлер арасындағы энергия айырмашылығы шығарылатын фотонның жиілігіне/толқын ұзындығына пропорционалды. Осы энергия айырмашылығындағы ауытқу болғандықтан, "макроскопиялық эмиссияның" (сәуленің) жиілігі/толқын ұзындығы белгілі бір енге ие болады, яғни ол "идеалды", толығымен монохроматты эмиссияға қатысты "кеңейтіледі". Ауытқудың сипатына байланысты кеңейтудің екі түрі болуы мүмкін. Егер жиілік/толқын ұзындығындағы ауытқу әрбір кванттық эмитер үшін бірдей құбылысқа байланысты болса, онда біртекті кеңейту болады, ал әрбір кванттық эмитерде ауытқудың әртүрлі түрі болса, кеңейту біртекті емес болады. Ауытқудың әрбір жүйе үшін бірдей болатын жағдайлардың мысалдары (біртекті кеңейту) – табиғи немесе өмірлік кеңейту, соқтығысу немесе қысымдық кеңейту. Бұл жағдайларда әрбір жүйеге "орташа есеппен" бірдей әсер етеді (мысалы, қысымға байланысты соқтығысулар арқылы). Қатты дене жүйелерінде ең көп кездесетін жағдай, онда әрбір жүйе үшін ауытқу әртүрлі (біртекті емес кеңейту) – допанттардың болуынан жергілікті электр өрісі әр эмитер үшін әртүрлі болады, сондықтан Старк эффектісі энергия деңгейлерін біртекті емес түрде өзгертеді. Біртекті кеңейтілген эмиссия сызығы Лоренц профиліне ие болады (яғни Лоренц функциясымен жақсы сәйкес келеді), ал біртекті емес кеңейтілген эмиссия Гаусс профиліне ие болады. Бір немесе бірнеше құбылыс бір уақытта болуы мүмкін, бірақ егер біреуінде кеңірек ауытқу болса, ол кеңейту сипатына жауапты болады. Бұл әсерлер лазерлік жүйелермен немесе тіпті оптикалық спектроскопиямен ғана шектелмейді. Олар магниттік резонанста да маңызды, онда жиілік диапазоны ЯМР үшін радиожиілік аймағында болады, сондай-ақ сызық пішіні белгіленген (микротолқындық) жиілікте және магниттік өріс диапазонында байқалатын ЭПР-де осы әсерлерге сілтеме жасауға болады.
Broadening in laser physics is a physical phenomenon that affects the spectroscopic line shape of the laser emission profile. The laser emission is due to the (excitation and subsequent) relaxation of a quantum system (atom, molecule, ion, etc.) between an excited state (higher in energy) and a lower one. These states can be thought of as the eigenstates of the energy operator. The difference in energy between these states is proportional to the frequency/wavelength of the photon emitted. Since this energy difference has a fluctuation, then the frequency/wavelength of the "macroscopic emission" (the beam) will have a certain width (i. e. it will be "broadened" with respect to the "ideal" perfectly monochromatic emission). Depending on the nature of the fluctuation, there can be two types of broadening. If the fluctuation in the frequency/wavelength is due to a phenomenon that is the same for each quantum emitter, there is homogeneous broadening, while if each quantum emitter has a different type of fluctuation, the broadening is inhomogeneous. Examples of situations where the fluctuation is the same for each system (homogeneous broadening) are natural or lifetime broadening, and collisional or pressure broadening. In these cases each system is affected "on average" in the same way (e. g. by the collisions due to the pressure). The most frequent situation in solid state systems where the fluctuation is different for each system (inhomogeneous broadening) is when because of the presence of dopants, the local electric field is different for each emitter, and so the Stark effect changes the energy levels in an inhomogeneous way. The homogeneous broadened emission line will have a Lorentzian profile (i. e. will be best fitted by a Lorentzian function), while the inhomogeneously broadened emission will have a Gaussian profile. One or more phenomena may be present at the same time, but if one has a wider fluctuation, it will be the one responsible for the character of the broadening. These effects are not limited to laser systems, or even to optical spectroscopy. They are relevant in magnetic resonance as well, where the frequency range is in the radiofrequency region for NMR, and one can also refer to these effects in EPR where the lineshape is observed at fixed (microwave) frequency and in a magnetic field range.
Жартылай өткізгіштер
Жартылай өткізгіштерде, егер барлық тербелістердің өзіндік жиілігі бірдей болса және диэлектрлік функцияның жолғарылым бөлігіндегі кеңею тек шектеулі демпингтен туындаса, жүйе біртекті кеңейген деп есептеледі және оның Лоренц профилі болады. Егер жүйеде жиіліктері аздап өзгеше көптеген осцилляторлар болса, онда жүйе біркелкі емес кеңейген болады.
In a semiconductors, if all oscillations have the same eigenfrequency and the broadening in the imaginary part of the dielectric function results only from a finite damping , the system is said to be homogeneously broadened, and has a Lorentzian profile. If the system contains many oscillators with slightly different frequencies about however, then the system is inhomogeneously broadened.