Вопрос 27. Естественная ширина спектральной линии - ширина спектральной линии, обусловленная спонтанными квантовыми переходами изолированной квантовой системы (атома

ЕСТЕСТВЕННАЯ ШИРИНА СПЕКТРАЛЬНОЙ ЛИНИИ - ширина спектральной линии, обусловленная спонтанными квантовыми переходами изолированной квантовой системы (атома, молекулы, ядра и т. д.). Е. ш. с. л. наз. также радиац. шириной. В соответствии с принципом неопределённости возбуждённые уровни i энергии квантовой системы, обладающие конечным временем жизни t _i, являются квазидискретными и имеют конечную (малую) ширину (см. Ширина уровня).Энергия возбуждённого уровня равна

- суммарная вероятность всех возможных спонтанных квантовых переходов с уровня i (А_ik - вероятность перехода на уровень k; см.Эйнштейна коэффициенты).Если уровень энергии j, на к-рый переходит квантовая система, также является возбуждённым, то Е. ш. с. л. равна (Г _i +Г _j). Вероятность dw_ij излучения фотонов в интервале частот d w при переходе i-j определяется ф-лой:

Для резонансных линий атомов и ионов Е. ш. с. л. равна:

где f_ij - сила осциллятора перехода i - j, она очень мала по сравнению с частотой перехода w _ij: Г/w _ij ~ a³(z+1)² (здесь a=1/137 - постоянная тонкой структуры, z - кратность заряда иона). Особенно малой шириной обладают запрещённые линии. Естественная ширина линии классич. осциллятора с зарядом е, массой т и собств. частотой w₀ равна: Г= 2еw²₀/3mс³. Радиац. затухание приводит также к очень небольшому смещению максимума линии в сторону меньших частот ~Г²/4w₀. Спонтанные квантовые переходы, определяющие конечную ширину уровней энергии и Е. ш. с. л., не всегда происходят с испусканием фотонов.