Loading AI tools
מוויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
הרחבת לחץ היא הרחבה ספקטרלית של תווך גזי כתוצאה מהגדלת הלחץ. כאשר מולקולות או אטומים בתווך גזי, או יונים בפלזמה, חוזרים למצב היסוד לאחר שעברו עירור, תתרחש פליטה של קרינה אלקטרומגנטית. תדירויות הקרינה הנפלטת תתפזרנה סביב ערך שיא כלשהו, כאשר רוחב קו הספקטרום נקבע על ידי גורמים שונים שאחד מהם הוא הלחץ. חלקיקים שנמצאים בסמיכות לחלקיק הפולט משפיעים על הקרינה הנפלטת ממנו, והשפעה זו היא הגורם להרחבת הלחץ.
כאשר לחץ וטמפרטורת הגז או הפלזמה נמוכים, השפעת החלקיקים הנוספים על הקרינה הנפלטת תקטן והספקטרום יהיה קווי יותר. הגדלה של הלחץ תגביר את השפעת החלקיקים הקרובים ותגרום על פי רוב להרחבה והסחה של הקווים, ואף ליצירת ספקטרום רציף.
ישנם שני מקרים עיקריים שבאמצעותם עשויה להתרחש הרחבת קו כתוצאה מהגדלת לחץ בגז או בפלזמה:
ניתן לסווג את הרחבות הלחץ גם לפי אופי הכוח הגורם לעירור:
הרחבת לחץ עשויה להופיע בנפרד או במשולב עם הרחבות אחרות. שילובים שונים ייצרו פרופילי ספקטרום שונים (למשל, פרופיל ווגט (Voigt) שהוא מופע של פרופיל הרחבת דופלר במשולב עם פרופיל הרחבת לחץ התנגשותית).
הערה: ההסבר להלן מתייחס להרחבת לחץ התנגשותית.
הגדלת לחץ גז או פלזמה משמעה הגדלת מספר ההתנגשויות בין חלקיקי הגז ביחידת זמן. מאחר שכל התנגשות מקטינה את זמן שהיית המולקולה או האטום ברמה המעוררת (זמן החיים), קטן זמן העירור הממוצע ביחס לזמן החיים הטבעי, ולפי עקרון האי-ודאות של הייזנברג גדל רוחב הקו הספקטרלי. להלן המהלך:
אם מסמן את זמן החיים (הזמן הממוצע הטבעי לשהייתו של אטום ברמה המעוררת לפני חזרתו לרמה נמוכה יותר), רוחב הרמה (), לפי תנאי הייזנברג, יהיה:
הרוחב התדירותי () ניתן בנוסחה:
ולכן נקבל:
בהתייחס לזמן קבוע, ולכך שדעיכת מספר האטומים המאכלסים את הרמה בזמן היא על פי רוב מעריכית, גרף התפלגות העוצמה יהווה לורנציאן שנוסחתו:
רוחב הקו מוגדר כרוחב חצי גובה העוצמה. ולכן, בהתאם לנוסחה, יהיה:
במצב של הרחבת לחץ יחושב רוחב הקו בהתייחס לזמן הממוצע בין ההתנגשויות , ונקבל:
מאחר שזמן שהיית אטום ברמה המעוררת הוא מסדר גודל של 10-8 שניות, ואילו בלחצים הגדולים מכמה טוֹרים, הזמן הממוצע בין ההתנגשויות קטן בהרבה, הרחבת הלחץ תהא גדולה מהרוחב הספקטרלי הטבעי.
צורות קווי הספקטרום מעניקות לחוקרים מידע רב על מצב הפלזמה או הגז (כגון צפיפות האלקטרונים) ובכך תורמות רבות למחקרים שונים בתחומים שונים. כמו כן, פיתוח היכולת למזער הופעת הרחבות לחץ, כמו גם הרחבות ספקטרליות אחרות, השליכה רבות על התפתחות הספקטרוסקופיה, בפרט ספקטרוסקופית לייזרים ואלקטרונים.
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.