都卜勒致寬

由原子或原子集團運動的都卜勒效應引起的譜線致寬。

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都卜勒致寬

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Dopplerbroadening

發現

由原子或原子集團運動的都卜勒效應引起的譜線致寬。1842年奧地利物理學家都卜勒發現,波源和觀測者的相對運動會使觀測到的波的頻率發生變化,這種現象稱為都卜勒效應。發射(或吸收)光的原子具有不規則的熱運動,其中某些原子向著觀測者運動,而另一些原子背離觀測者運動,速度大小也各不同。在這種情況下,原子發射(或吸收)的頻率有些紫移,有些紅移,移動量也各不相同。總的效果是使原子發射(或吸收)的譜線致寬。在視線方向速度為v的原子輻射頻率的變化Δv稱為都卜勒位移,,式中v0、λ0為譜線中心頻率和波長,c為光速,Δv和Δλ為以頻率和波長標度表示的都卜勒位移。在熱動平衡狀態下輻射原子的速度分布服從麥克斯韋分布,而輻射按頻率的分布由下式確定:
式中為都卜勒寬度,ζD為原子熱運動的最或然速度。式中μ為原子質量,R為氣體常數,T為絕對溫度。在這種情況下,由都卜勒致寬可以推算出發光物質的溫度。通常,在譜線的中心部分主要由都卜勒效應致寬,線上翼部分主要由阻尼效應致寬(見碰撞阻尼、輻射阻尼)。由恆星大氣湍動引起的譜線致寬也屬都卜勒致寬(見湍動致寬)。但在這種情況下,由都卜勒致寬也可以推算發光物質的溫度。

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