辐射阻尼
【中文词条】辐射阻尼
【外文词条】radiation damping
【作者】李宗伟
因辐射引起一个发射体系的运动的衰减﹐是谱线致宽的主要原因之一。经典电动力学理论把发射(或吸收)光的原子当作谐振子﹐辐射是由激发谱振子的振动产生的。由于辐射﹐谐振子受到阻尼力的作用﹐结果辐射出的电磁波的振幅不断衰减﹐这样就会得到具有一定宽度的谱线。角频率为的谐振子的能量消耗规律为 E (t )=﹐式中t 为时间﹐E 为初始能量﹐ 为阻尼常数﹐e ﹑m ﹑c 分别为电子电荷﹑电子质量和光速。辐射强度I ( )与角频率的关系为﹕
。
因为在角频率间隔处I ( )减小到一半﹐所以称为谱线的半宽﹐γ 称为全半宽。以波长标度表示的谱线全半宽＝1.17×10埃﹐是一个和波长无关的常数。这个宽度按频率的分布形式与上式类似。近代量子力学理论认为﹐谱线是由原子分立能级间的跃迁引起的。原子在各能级上只能停留一有限的时间t 。根据测不准关系﹐原子能级不应是无限窄的﹐而是有一定的宽度。这就使得两个能级的跃迁不可能是单一频率的辐射﹐而存在一定的频率间隔。因此﹐由原子能级跃迁所形成的谱线便有一定宽度和形状。量子力学理论得出的谱线形状与经典电动力学理论得出的相同。不过﹐阻尼常数γ =γ+γ﹐。 和 分别为初态和末态的平均寿命﹐γ或γ决定于跃迁概率﹐它等于单位时间内原子离开该能级的所有可能跃迁总概率。