www.wikidata.de-de.nina.az

Linienbreite Die auch Spektrale Breite 1 ist die Breite des Frequenz oder Wellenlängenintervalls Δ ν displaystyle Delta

Linienbreite

Die Linienbreite (auch Spektrale Breite) ist die Breite des Frequenz- oder Wellenlängenintervalls bzw. , das von einer Spektrallinie in einem Spektrum überdeckt wird. Das Phänomen wurde an optischen Spektren entdeckt, tritt aber auch in allen Spektren beliebiger anderer Strahlenarten auf.

Emissionsspektrum einer Hochdruck-Quecksilberdampflampe. Die Zahlen geben die Wellenlänge (in nm) der Spektrallinien des Quecksilbers an. Weitere Banden tragen keine Zahlen – dies sind die Emissionen der Leuchtstoffe, die durch die UV-Strahlung des Quecksilber-Plasmas angeregt werden.
Spektrum einer Niederdruck-Quecksilberdampflampe. Obere Aufnahme mit einem 256-Pixel-Zeilensensor, untere Aufnahme mit einer Kamera.

Angegeben wird gewöhnlich die volle Halbwertsbreite, d. h. das Intervall über dem Profil der betrachteten Linie, in dem die spektrale Intensität größer als der halbe Maximalwert ist.

Geht die beobachtete Strahlung von vielen unabhängigen Quellen aus, so unterscheidet man:

  • die homogene Linienbreite, die schon jeder einzelne Emittent aufweist,
  • von der inhomogenen Linienbreite, die sich durch eine genauere Auswahl unter den Emittenten verringern ließe.

Als Ursachen der Linienbreite sind neben der prinzipiellen Energieunschärfe aller instabilen Systeme äußere Störungen wie Zusammenstöße der Emittenten und Dopplerverschiebung durch ihre ungeordnete Bewegung zu nennen.

In der Quantenphysik (z. B. bei instabilen Elementarteilchen) wird die Linienbreite auch oft durch die Energieunschärfe oder Zerfallsbreite ausgedrückt.

Natürliche Linienbreite Bearbeiten

Nach der Quantenmechanik kann ein physikalisches System, wenn es eine scharf definierte Energie besitzt, sich zeitlich nicht verändern. Umgekehrt besitzen Systeme, die spontan zerfallen oder eine Strahlung erzeugen, eine prinzipielle Energieunschärfe, ihre Strahlung eine entsprechende natürliche Linienbreite. Die Form entspricht dabei einer Resonanzkurve oder Lorentzkurve, die in der Mathematik auch als Cauchy-Verteilung bekannt ist. Das gilt ganz allgemein, gleichermaßen z. B. für Elementarteilchen, radioaktive oder angeregte Kerne, angeregte Atome, Moleküle.

Diese Energieunschärfe beträgt

mit

In der Form

ähnelt der Zusammenhang der heisenbergschen Unschärferelation und wird deshalb auch als Energie-Zeit-Unschärferelation bezeichnet.

In der Elementarteilchenphysik wird diese Beziehung zur experimentellen Bestimmung extrem kurzer Lebensdauern genutzt. Beispielsweise ergibt sich beim Z0-Boson aus der Zerfallsbreite die Lebensdauer – die kürzeste, die man bisher gefunden hat.

In der Optik hängt die natürliche Linienbreite unmittelbar mit der Kohärenzlänge zusammen.

Man kann die natürliche Linienbreite mithilfe eines Lorentzoszillators modellieren.

Linienverbreiterung Bearbeiten

Durch bestimmte Effekte wie die Dopplerverbreiterung oder die Druckverbreiterung kommt es zu einer Linienverbreiterung.

Siehe auch Bearbeiten

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. Optische Netze - Systeme Planung Aufbau. 1. Auflage. dibkom GmbH, Straßfurt 2010, ISBN 978-3-9811630-6-3, S. 41.
  2. Demtröder, Experimentalphysik 3 Atome, Moleküle und Festkörper, Band 3, S. 246 ff, eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche
wikipedia, wiki, deutsches, deutschland, buch, bücher, bibliothek artikel lesen, herunterladen kostenlos kostenloser herunterladen, MP3, Video, MP4, 3GP, JPG, JPEG, GIF, PNG, Bild, Musik, Lied, Film, Buch, Spiel, Spiele
Veröffentlichungsdatum:
Die Linienbreite auch Spektrale Breite 1 ist die Breite des Frequenz oder Wellenlangenintervalls D n displaystyle Delta nu bzw D l displaystyle Delta lambda das von einer Spektrallinie in einem Spektrum uberdeckt wird Das Phanomen wurde an optischen Spektren entdeckt tritt aber auch in allen Spektren beliebiger anderer Strahlenarten auf Emissionsspektrum einer Hochdruck Quecksilberdampflampe Die Zahlen geben die Wellenlange in nm der Spektrallinien des Quecksilbers an Weitere Banden tragen keine Zahlen dies sind die Emissionen der Leuchtstoffe die durch die UV Strahlung des Quecksilber Plasmas angeregt werden Spektrum einer Niederdruck Quecksilberdampflampe Obere Aufnahme mit einem 256 Pixel Zeilensensor untere Aufnahme mit einer Kamera Angegeben wird gewohnlich die volle Halbwertsbreite d h das Intervall uber dem Profil der betrachteten Linie in dem die spektrale Intensitat grosser als der halbe Maximalwert ist Geht die beobachtete Strahlung von vielen unabhangigen Quellen aus so unterscheidet man die homogene Linienbreite die schon jeder einzelne Emittent aufweist von der inhomogenen Linienbreite die sich durch eine genauere Auswahl unter den Emittenten verringern liesse Als Ursachen der Linienbreite sind neben der prinzipiellen Energieunscharfe aller instabilen Systeme aussere Storungen wie Zusammenstosse der Emittenten und Dopplerverschiebung durch ihre ungeordnete Bewegung zu nennen In der Quantenphysik z B bei instabilen Elementarteilchen wird die Linienbreite auch oft durch die Energieunscharfe oder Zerfallsbreite G displaystyle Gamma ausgedruckt Inhaltsverzeichnis 1 Naturliche Linienbreite 2 Linienverbreiterung 3 Siehe auch 4 EinzelnachweiseNaturliche Linienbreite BearbeitenNach der Quantenmechanik kann ein physikalisches System wenn es eine scharf definierte Energie besitzt sich zeitlich nicht verandern Umgekehrt besitzen Systeme die spontan zerfallen oder eine Strahlung erzeugen eine prinzipielle Energieunscharfe ihre Strahlung eine entsprechende naturliche Linienbreite Die Form entspricht dabei einer Resonanzkurve oder Lorentzkurve die in der Mathematik auch als Cauchy Verteilung bekannt ist Das gilt ganz allgemein gleichermassen z B fur Elementarteilchen radioaktive oder angeregte Kerne angeregte Atome Molekule Diese Energieunscharfe betragt G ℏ l ℏ t displaystyle Gamma hbar lambda frac hbar tau nbsp mit der reduzierten Planck Konstante ℏ h 2 p displaystyle hbar tfrac h 2 pi nbsp der Zerfallskonstante l displaystyle lambda nbsp Ubergangswahrscheinlichkeit pro Zeitspanne der Lebensdauer t 1 l displaystyle tau 1 lambda nbsp zukunftige mittlere Aufenthaltsdauer des Systems im Anfangszustand In der Form G t ℏ displaystyle Gamma cdot tau hbar nbsp ahnelt der Zusammenhang der heisenbergschen Unscharferelation und wird deshalb auch als Energie Zeit Unscharferelation bezeichnet In der Elementarteilchenphysik wird diese Beziehung zur experimentellen Bestimmung extrem kurzer Lebensdauern genutzt Beispielsweise ergibt sich beim Z0 Boson aus der Zerfallsbreite G 2 5 G e V displaystyle Gamma 2 5 mathrm GeV nbsp die Lebensdauer t 2 6 10 25 s displaystyle tau 2 6 cdot 10 25 mathrm s nbsp die kurzeste die man bisher gefunden hat In der Optik hangt die naturliche Linienbreite unmittelbar mit der Koharenzlange zusammen Man kann die naturliche Linienbreite mithilfe eines Lorentzoszillators modellieren 2 Linienverbreiterung Bearbeiten Hauptartikel Linienverbreiterung Durch bestimmte Effekte wie die Dopplerverbreiterung oder die Druckverbreiterung kommt es zu einer Linienverbreiterung Siehe auch BearbeitenLaser LinienbreiteEinzelnachweise Bearbeiten Optische Netze Systeme Planung Aufbau 1 Auflage dibkom GmbH Strassfurt 2010 ISBN 978 3 9811630 6 3 S 41 Demtroder Experimentalphysik 3 Atome Molekule und Festkorper Band 3 S 246 ff eingeschrankte Vorschau in der Google Buchsuche Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Linienbreite amp oldid 239018676