基本介紹
- 中文名：禁線
- 外文名：forbidden line
- 別稱：禁止機制
簡介,符號,禁戒躍遷,在天文物理和原子物理,
簡介
在化學，“被禁止的”意義是在理想的對稱情況下，自然的法則下絕對不可能的。雖然這種轉換是在“技術上被禁止的”，但它們自然發生的機率並不是零。如果原子或分子被激發至受激狀態，雖然蛻變機率是極端的低，但是原子或分子仍然可能做一個允許的躍遷，經由其它另行激髮狀態，進入較低的能級，而它幾乎一定會這樣做。
禁線是禁戒躍遷（Forbidden Transition）產生的譜線。禁戒躍遷是指躍遷機率很小的躍遷。通常的譜線是由偶極輻射產生，這是服從選擇定則的。但四極輻射和磁偶極輻射不是絕對服從選擇定則的，在適當條件下雖然違背選擇定則，但也可以觀察到這種躍遷，即為禁戒躍遷。相應的譜線即為禁線。
符號
原子或分子的禁線躍遷會在其符號的前後加上方括弧作為識別，例如[O III]或[S II]。
禁戒躍遷
如果從某一高能態向下的躍遷中既有容許躍遷又有禁戒躍遷﹐那么從這個高能態發出的禁線就絕不可能達到較大的相對強度﹐通常也就觀測不到。只有高能態是亞穩態(亞穩態即指在該能態的原子除了進行禁戒躍遷之外不能向低能態躍遷)時﹐禁線才有可能觀測到。譜線的強度決定於處於高能態的原子數與躍遷機率的乘積。為了使禁線達到較大的強度﹐必須要求有足夠多的原子停留在亞穩態。但是﹐處於亞穩態的原子還可以通過其他途徑離開亞穩態。例如在輻射場作用下o原子可能被激發到更高的能態或被電離﹐原子也可能與其他粒子碰撞而離開亞穩態。在通常實驗室的條件下﹐禁線不可能出現。只有在輻射密度和物質密度都足夠小的條件下﹐禁線才可能有較大的相對強度。在氣體星雲里﹐這兩個條件都能滿足﹐因此禁線可以出現。在氣體星雲的光譜中﹐最強的禁線是二次電離氧[OⅢ]﹐電離氧[OⅡ]﹐電離氮[NⅡ]等。同樣﹐在日冕的物理狀態也極有利禁線的產生﹐因而在日冕光譜里出現日冕禁線。
在天文物理和原子物理
在極低密度的氣體、電漿，也就是在外太空或地球極端上層大氣中可以觀測到禁線。在太空的環境，每立方公分可能只有幾顆原子，使得原子之間很難發生碰撞。在這樣的條件下，一旦原子或分子無論是什麼原因被激發至介穩狀態，幾乎就可以肯定會經由禁線輻射光子釋放能量。由於介穩狀態是相當罕見，但禁戒躍遷發射出的光子在太空中超低密度的氣體中卻占了很大比例。禁戒躍遷在高電荷態離子中可以產生可見光、真空紫外線、軟X射線、和硬X射線的光子；在某些實驗，像是電子束離子阱和離子儲存環的例行觀測中都能檢測到。在這兩種情況下，氣體的密度都非常低，在產生禁線發射之前，被激發的原子不會與其它的原子發生碰撞而被再激發。使用雷射光譜技術，禁制躍遷可以用來穩定可用有著最高精度的原子鐘和量子鐘。
