Неоднородное уширение (Bir XIL bòlmagan kengayish)

Неоднородное уширение

(Bir xil bòlmagan kengayish)

Bunday kengayish bilan kuzatilgan spektral chiziqlar bir nechta spektral echib bo'lmaydigan bir xil kengaygan chiziqlarning strukturasiz superpozitsiyasidir.Bir xil bo'lmagan kengayishning sababi quyidagilar:
muhitning fizik parametrlarining fazoviy bir xilligi (qattiq jismlarda namoyon bo'ladi), bir nechta Lorentz chiziqlarining o'zaro qoplanishi, kinematik effekt (Doppler effekti) va boshqalar bo'lishi mumkin.
Bir xil bòlmagan kengayishga keng tarqalgan misol bu Doppler kengayishi ya'ni Doppler effektidir.
Doppler effekti-bu priyomnik tomonidan qabul qilinayotgan tòlqinlarning chastotasining òzgarishi manba yoki priyomnik harakati natijasida sodir bòlishidir. Bu effekt 1842-yilda avstriyalik olim Xristian Doppler tomonidan kashf qilingan.

Bir xil bo'lmagan kengayishning klassik namunasi -bu optik diapazonda past bosimdagi gazlarning Doppler kengayish xususiyatini ifodalaydi. Bunga gazning atomlari termal xaotik harakatini misol qilish mumkin.

Birinchi tartibli Doppler effekti qabul qiluvchi tomonidan qabul qilingan zarracha nurlanish chastotasining siljishiga olib keladi, bu zarrachalar harakatining tezligi va unga nisbatan yo'nalishiga bog'liq bòladi.

Bu yerda wCM - siljish chastotasi; w0- emitent chastotasi; vz- zarracha tezligi vektorining kuzatish yo'nalishiga proyeksiyasi.

Turli zarralar turli yo‘nalishlarda turli tezlikda harakat qilganligi sababli, barcha zarralar bir xil chastotali monoxromatik nurlanish chiqaradi bunday nurlanishi kuzatuvchi tomonidan cheklangan kenglikdagi spektral chiziq sifatida qabul qilinadi.Agar zarracha tezligining taqsimoti Maksvell taqsimoti (termodinamik muvozanat holati) bilan tavsiflanadi deb faraz qilsak kuzatuvchi tomonidan qabul qilingan chiziqning quyidagi konturiga ega bòlish mumkin:

Turli zarralar turli yo‘nalishlarda turli tezlikda harakat qilganligi sababli, barcha zarralar bir xil chastotali monoxromatik nurlanish chiqaradi bunday nurlanishi kuzatuvchi tomonidan cheklangan kenglikdagi spektral chiziq sifatida qabul qilinadi.Agar zarracha tezligining taqsimoti Maksvell taqsimoti (termodinamik muvozanat holati) bilan tavsiflanadi deb faraz qilsak kuzatuvchi tomonidan qabul qilingan chiziqning quyidagi konturiga ega bòlish mumkin:

bu yerda m - zarrachaning massasi, K - Boltsman doimiysi, T - mutlaq harorat, c - yorug'lik tezligi.

Bunday chiziqning kengligi gazning harorati va harakatlanuvchi zarrachalarning massasi bilan belgilanadi, chunki ularning harakat tezligi va chastota o'zgarishining kattaligi bunga bog'liq:

Kengligi va konturi kengayuvchi Doppler effekti bilan belgilanadigan chiziq Doppler chizig'i deb ataladi.Uning shakli Gauss funksiyasi bilan tavsiflanadi va u markaz chastotasiga nisbatan nosimmetrik bòladi. Doppler chizig'ining markaziy chastotadan kuchli parchalanishi Lorentz konturiga qaraganda ancha keskinroq sodir bo'ladi.

Markaziy chastotaga yaqin joyda Gauss egri chizig'i tekisroq bòladi.Doppler kengayishining roli chastotaning ortishi bilan ortadi.

CO2 lazeri uchun T=400K tòlqin uzunligi 10mkm hamda chastotasi 60MHz, geliy neon lazeri uchun esa T=400K tòlqin uzunligi 0.63mkm va chastotasi 1,36÷1,4 GHz atrofida bòladi.