Homogenní rozšíření - Homogeneous broadening - Wikipedia

Homogenní rozšíření je typ emisní spektrum rozšíření, ve kterém všechny atomy vyzařující z určité uvažované úrovně vyzařují se stejnou příležitostí.^[1] Pokud optický emitor (např. Atom) vykazuje homogenní rozšíření, je to spektrální šířka čáry je jeho přirozená šířka čáry s a Lorentzianův profil.

Rozšíření v laserových systémech

Rozšíření ve laserové fyzice je fyzikální jev, který ovlivňuje spektroskopický tvar čáry laserového emisního profilu. Emise laseru je způsobena (excitací a následnou) relaxací kvantového systému (atom, molekula, iont atd.) Mezi excitovaným stavem (vyšším v energii) a nižším. Tyto stavy lze považovat za vlastní stavy energetického operátora. Rozdíl v energii mezi těmito stavy je úměrný frekvenci / vlnové délce emitovaného fotonu. Protože tento energetický rozdíl má fluktuaci, pak bude mít frekvence / vlnová délka „makroskopické emise“ (paprsek) určitou šířku (tj. Bude „rozšířena“ vzhledem k „ideální“ dokonale monochromatické emisi).

V závislosti na povaze fluktuace mohou existovat dva typy rozšíření. Pokud je fluktuace frekvence / vlnové délky způsobena jevem, který je stejný pro každý kvantový emitor, dochází k homogennímu rozšíření, zatímco pokud má každý kvantový emitor jiný typ fluktuace, je rozšíření nehomogenní.

Příklady situací, kdy je fluktuace stejná pro každý systém (homogenní rozšíření), jsou přirozené nebo celoživotní rozšiřování a kolizní nebo rozšíření tlaku. V těchto případech je každý systém „průměrně“ ovlivněn stejným způsobem (např. Kolize v důsledku tlaku).

Nejčastější situace v systémech v pevné fázi, kde je fluktuace pro každý systém odlišná (nehomogenní rozšíření) je, když kvůli přítomnosti dopující látky, místní elektrické pole je pro každý emitor jiné, a tak Stark efekt mění energetické úrovně nehomogenním způsobem. Homogenní rozšířená emisní linka bude mít Lorentzianův profil (tj. Bude nejlépe odpovídat Lorentzianově funkci), zatímco nehomogenně rozšířená emise bude mít Gaussův profil. Může být přítomen jeden nebo více jevů současně, ale pokud má někdo větší fluktuaci, bude to ten, kdo odpovídá za charakter rozšíření.

Tyto efekty se neomezují pouze na laserové systémy nebo dokonce na optickou spektroskopii. Jsou relevantní v magnetická rezonance také tam, kde je frekvenční rozsah v radiofrekvenční oblasti pro NMR, a jeden může také odkazovat se na tyto účinky v EPR kde je tvar čáry pozorován při fixní (mikrovlnná trouba ) frekvence a v a magnetické pole rozsah.

Polovodiče

V polovodiče, pokud mají všechny oscilace stejnou vlastní frekvenci ${ displaystyle omega _ {0}}$ a rozšíření v imaginární části dielektrická funkce ${ displaystyle varepsilon _ {2} ( omega)}$ vyplývá pouze z konečného tlumení ${ displaystyle gamma}$ , systém se říká, že je homogenně rozšířené, a ${ displaystyle varepsilon _ {2} ( omega)}$ má Lorentzianův profil. Pokud systém obsahuje mnoho oscilátorů s mírně odlišnými frekvencemi kolem ${ displaystyle omega _ {0}}$ pak však systém je nehomogenně rozšířil.^[2]

Viz také

Reference

^ Bass, Michael; Virendra N. Mahajan; Eric Van Stryland (2009). Příručka optiky: Design, výroba a testování; Zdroje a detektory; Radiometrie a fotometrie. McGraw Hill Professional. str. 16.5. ISBN 978-0-07-149890-6.
^ Klingshirn, Claus F. (6. července 2012). Polovodičová optika (4. vyd.). Springer. str. 88. ISBN 978-364228362-8.

[Bass-1] Bass, Michael; Virendra N. Mahajan; Eric Van Stryland (2009). Příručka optiky: Design, výroba a testování; Zdroje a detektory; Radiometrie a fotometrie. McGraw Hill Professional. str. 16.5. ISBN 978-0-07-149890-6.

[2] Klingshirn, Claus F. (6. července 2012). Polovodičová optika (4. vyd.). Springer. str. 88. ISBN 978-364228362-8.

[1]

[2]