Ширина спектральных линий

До сих пор, говоря о спектральных линиях и энергетических уровнях, мы имели в виду строго определенные конкретные величины. В действительности это не совсем так.

Из возбужденного состояния атом может спонтанно перейти в более низкое энергетическое состояние. Время t, за которое число атомов в данном возбужденном состоянии уменьшается в e раз, называется временем жизни возбужденного состояния. По порядку величины эта величина время жизни возбужденного состояния составляет

Возможность спонтанных переходов указывает на то, что возбужденные состояния нельзя считать строго стационарными. В силу того, что время и энергия являются канонически сопряженными величинами, соотношение неопределенностей определяет конечную ширину Г энергетических уровней:

Только основное состояние не допускает спонтанных переходов и его энергия имеет строго определенное значение.

В соответствии с конечным Г, интервал частот излучаемых фотонов

Для видимого света с соответствующее Это так называемая естественная ширина спектральной линии.

Тепловое движение атомов приводит к доплеровскому расширению спектральных линий. При этом для излучения с длиной волны при температуре Т = 1000 К получается значение , которое во много раз превосходит естественную ширину спектральных линий.