1.6 Коэффициент поглощения и испускания в спектральной линии

Определение коэффициента поглощения было дано в разделе 1.2. В окрестности линии он слагается, вообще говоря, из непрерывной компо­ненты и дискретной компоненты (см. рис. 2). Таким образом, в пределах линии имеем:

. (22)

Проанализируем коэффициент поглощения в линии . Если разделить на плотность атомов, находящихся на нижнем уровне , то получится атомный коэффициент поглощения:

. (23)

Величина имеет размерность площади и представляет собой эффективное сечение поглощения фотона с энергией . Эффективное сечение и коэффициент поглощения сильно зависят от частоты, потому что поглощение в линии обладает типичным резонансным эффектом. Эта зависимость описывается профилем линии . Профиль линии нормирован следующим образом:

. (24)

Если принять, что верхний уровень не заселен, то абсолютная вели­чина ) найдется из соотношения Ладенбурга:

(25)

Эту формулу можно легко получить, сравнив поглощенную энергию с выражением .

Из (24) и (25) сразу получаем формулу для спектрального коэффициента поглощения в линии:

. (26)

Классическая теория вместо (25) приводит к выражению:

, (27)

где - сила осциллятора.

Аналогичным образом можно вывести выражения для коэффициента испускания .