用共振線照射時,獲得一峰形吸收(具有一定寬度)。可以看成是由極為精細的許多頻率相差甚小的光波組成的,有譜線輪廓。原子吸收線的寬度通常用半寬度表示。最大吸收值的一半處的頻率寬度,用△ v表示,簡稱譜線寬度(Ⅰ0入射光強, Ⅰ 被吸收后的光強, v 0為吸收線的中心頻率)。
表征吸收線輪廓(峰)的參數
由:It = I0 e -Kvb,透射光強度 It 和吸收系數及輻射頻率有關。
以Kv 對v作圖
中心頻率nO(峰值頻率) :最大吸收系數對應的頻率
中心波長:λ(nm)
半寬度:ΔnO 10-3-10-2nm
吸收峰變寬原因
(1)自然寬度(natural width) ΔVN
譜線的物理輪廓或者本征輪廓。 與激發態原子的平均壽命有關,平均壽命越長,譜線寬度越窄。不同譜線有不同的自然寬度,根據量子力學的計算,譜線的自然寬度?λ約為 10-1-10-4 ?。比其它原因引起的譜線寬度小得多,多數情況下可以復略。
2)熱變寬(多普勒變寬Doppler broadening)ΔVD
多普勒效應:一個運動著的原子發出的光,如果運動方向離開觀察者(接受器),則在觀察者看來,其頻率較靜止原子所發的頻率低,反之,則高。
由于原子在空間做無規則熱運動所致。由于熱運動導致多普勒效應。一般可達10-3nm,是譜線變寬的主要因素。
M 為質點的原子量,T 為溫度(K), V0 為譜線中心頻率。
多普勒效應(Doppler effect)是為紀念奧地利物理學家及數學家克里斯琴·約翰·多普勒(Christian Johann Doppler)而命名的。多普勒認為,物體輻射的波長因為光源和觀測者的相對運動而產生變化。在運動的波源前面,波被壓縮,波長變得較短,頻率變得較高 (藍移 (blue shift))。在運動的波源后面,產生相反的效應。波長變得較長,頻率變得較低 (紅移 (red shift))。波源的速度越高,所產生的效應越大。
根據光波紅/藍移的程度,可以計算出波源循著觀測方向運動的速度。恒星光譜線的位移顯示恒星循著觀測方向運動的速度。除非波源的速度非常接近光速,否則多普勒位移的程度一般都很小。所有波動現象 (包括光波) 都存在多普勒效應。
多普勒效應:一個運動著的原子發出的光,如果運動方向離開觀察者(接受器),則在觀察者看來,其頻率較靜止原子所發的頻率低,反之,則高。
壓力變寬pressure broadening(勞倫茲變寬,赫魯茲馬克變寬)ΔVL
又稱碰撞變寬,由于吸光原子與蒸氣中原子或分子相互作用而引起的能級稍微變化,使發射或吸收光量子頻率改變而導致的譜線變寬。壓力變寬通常隨壓力增大而增大。
自吸變寬
光源空心陰極燈發射的共振線被燈內同種基態原子所吸收產生自吸現象。燈電流越大,自吸現象越嚴重。
場致變寬
外界電場、帶電粒子、離子形成的電場及磁場的作用使譜線變寬的現象;影響較小。
一般的情況下,譜線的寬度可以認為主要是由于多普勒效應與壓力變寬兩個因素引起的。