譜線寬度是指光譜曲線最大強度的一半處所對應的兩個波長之差，定義為該光譜的譜線的寬度，也稱作半寬度。發射光譜半寬度的大小用來衡量發射光潛譜線寬窄程度。
基本介紹
- 中文名：譜線寬度
- 外文名：linewidth
- 學科：材料工程
- 領域：工程技術
簡介,譜線寬度測量,原理,目的,分析處理,決定因素,
簡介
譜線寬度是指光譜曲線最大強度的一半處所對應的兩個波長之差，定義為該光譜的譜線的寬度，也稱作半寬度。發射光譜半寬度的大小用來衡量發射光潛譜線寬窄程度。
譜線寬度測量
譜線寬度測量實驗測量的是譜線的半高全寬。為此對譜線線型進行分析，判斷譜線線型為Voigt線型，再使用該線型對實驗圖像進行擬合，最終計算得出譜線寬度。
原理
實際的單色輻射都包含一定的波長範圍，譜線是分布在很窄的光譜範圍的輻射。通常規定譜線強度等於峰值一半處的寬度為譜線寬度的標誌。
目的
目的是測量譜線寬度，為此需將光場在空域中的描述轉換到頻域進行描述。常用方法有通過透射光柵、稜鏡、閃耀光柵等一次性分光的和通過L-G板，F-P板，共焦干涉儀等在器件內部進行多次反射透射的干涉方法。相對而言，後者更適合於測量譜線寬度，因其可以形成強度均勻的譜線組，而前者一次分光的器件稜鏡是解析度太低，光柵則是光的利用率太低。
分析處理
調節光路準直，移動透鏡，使得出射光能較好匯聚在攝譜儀入射狹縫處。在攝譜儀輸出端可以用肉眼觀測到入射光經過稜鏡分光後出現4條色帶，分別是黃色，綠色，藍色，紫色。對應汞燈的理論譜線，可知這4條譜線分別為576.96nm和579.06nm對應的交疊的黃光，546.07nm對應的綠光，435.84nm的藍紫光還有404.66nm對應的紫光。其中綠光最強，黃光次之，最弱的是紫光。
調節CCD，捕捉到一條譜線，細調透鏡使得計算機上顯示的圖像為最亮最清晰的。保持L-G板傾角不變，分別對4組譜線進行圖像記錄，截取其中部分圖像，以灰度表示其光強作為縱坐標，像素點為橫坐標。
為更準確得到譜線寬度，需要對譜線線型進行擬合。理論分析可知，實驗測得的譜線寬度包括4部分：
- 譜線自然寬度，屬於Lorentz線型。
- 譜線由於都卜勒效應產生的展寬，屬於Gauss線型。
- 譜線由於粒子碰撞產生的加寬，屬於Lorentz線型。
- 儀器回響函式產生的加寬，線型與具體儀器有關，一般為Gauss或Lorentz或兩者卷積。
對於實驗所用的汞燈屬於低壓輝光放電燈，都卜勒加寬為主要機制，線型應近似高斯型。而根據實驗圖像，譜線中有明顯Lorentz成分，故儀器回響加寬應為Lorentz線型或Gauss與Lorentz線型的卷積，即Voigt線型。高斯型與兩種線型的卷積均為Voigt線型，因此採用Voigt線型進行擬合。附圖中的曲線即為擬合曲線。
決定因素
譜線寬度由發光物質激發態壽命和光源與觀察者之間的相對運動狀態決定。
發光物質的環境、物理狀態和運動狀態等因素，都可能使譜線寬度改變。
