Уширение спектральных линий

Ушире́ние спектра́льных ли́ний, явление, приводящее к немонохроматичности спектральных линий и определяющее их контуры. Уширению подвержены как эмиссионные спектральные линии, так и линии поглощения. Минимальная (т. н. естественная) ширина спектральной линии обусловлена спонтанными переходами между уровнями энергии изолированной квантовой системы (атома, молекулы и др.) и связана соотношением неопределённостей с радиационным временем жизни уровня, излучательный переход с которого (на который) порождает данную линию.

Различают однородное и неоднородное уширение спектральных линий. При неоднородном уширении наблюдаемый профиль линии является суммой спектральных линий отдельных излучателей. Так, тепловое движение приводит к доплеровскому уширению спектральных линий (вследствие разброса скоростей отдельных атомов или молекул). Сдвиг длины волны отдельного излучателя в газовой или плазменной среде определяется проекцией его скорости на направление взгляда наблюдателя. Суммарная ширина спектральной линии зависит от распределения скоростей атомов или ионов и может быть использована для определения температуры среды.

Однородное уширение связано с увеличением ширины энергетических уровней отдельной излучающей системы вследствие её зависящего от времени взаимодействия с возмущающим полем. Примером такого эффекта является ударное уширение, возникающее при столкновениях излучающей системы с электронами. Его вклад в суммарную ширину линии может быть использован для диагностики электронной плотности излучающей плазмы.

Для экспериментального исследования уширения спектральных линий требуется применение спектральной аппаратуры высокого разрешения (чаще всего это интерферометр Фабри – Перо).