스펙트럼선의 선폭 증가

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자연 선폭 증가

하이젠베르크의 불확정성 원리는 본래 주어진 상태의 에너지는 다음보다 더 정확하게 결정할 수 없다는 것을 말한다."ΔE∙Δt ≥ h/2π" 로 표현할 수 있다고 한다.

위 방정식에서 h는 플랑크 상수이고, Δt는 상태 지속 시간이다.그래서 원자의 집단이 만드는 흡수 또는 방출 스펙트럼선은 광자의 진동수가 퍼진 최소 선폭을 가진다는 것을 의미한다.

일반적으로 들뜸 상태는 다시 가라앉기까지 약 10_-8초 동안 지속되기 때문에 보통 자연선폭은 가시광선에서 5×10_-5nm정도가 된다.

준안정 상태는 경우에 따라서 1초 이상 지속되므로, 이때는 훨씬 좁은 자연 선폭이 생기는 것을 볼 수 있다.

열적 도플러 선폭 증가

기체의 온도와 화학 조성에 관련되는데 기체가 임의의 온도 T에 있을 경우, 기체 입자는 평균 운동 에너지 식에 따르는 맥스웰 속도 분포를 가진다.

원자 운동이 가지는 시선 방향 성분은 원자의 천이에서 흡수하거나 방출되는 복사에 도플러 이동을 일으키는데 주어진 온도에서 무거운 원소의 스펙트럼선이 가벼운 원소의 스펙트럼선보다 더 가늘어지는 현상을 보인다. 이유는 무거운 입자가 일반적으로 가벼운 입자보다 느리게 움직이기 때문.

충돌 선폭 증가

원자의 에너지 준위는 전자나 이온과 같은 이웃하는 전기를 띤 입자에 의하여 변화된다. 기체에서 이런 교란은 무질서하게 발생하고 이것은 스펙트럼의 폭이 넓어지는 결과를 가져온다.

교란시키는 입자가 가까이 있을수록 교란은 더욱 커지며, 충돌 선폭 증가는 입자의 밀도에 의존된다.

이 밖의 선폭 증가로는 제만효과, 난류 선폭 증가, 팽창 선폭 증가, 회전 선폭 증가가 있다.