Spektral Linnebreet

D'Linnebreet ass d'Breet vum Frequenz- oder Wellelängtenintervall $\,\Delta \nu$ respektiv $\,\Delta \lambda$, dat vun enger Spektrallinn an engem Spektrum iwwerdeckt gëtt. Dat Phenomeen gouf bei optesche Spektren entdeckt, trëtt awer och an alle Spektre vun anere Stralenaarten op. An der Quantephysik (z. B. bei instabilen Elementardeelercher) gëtt d'Linnebreet och dacks duerch d'Energieonschäerft oder „Zerfallsbreet“ $\,\Gamma =h\Delta \nu \ (\equiv \hbar \Delta \omega \;)$ ausgedréckt, woubäi $\ h$ dat plancksche Wierkungsquantum, $\hbar =h/2\pi$ an $\,\omega =2\pi \nu$ ass. Gewéinlech gëtt déi voll Hallefwäertbreet uginn, d. h. den Intervall iwwer dem Profil vun der gekuckter Linn, an deem déi spektral Intensitéit méi grouss ass wéi den hallwe Maximalwäert.

Emissiounsspektrum vun enger Héichdrock-Quecksëlwerdampluucht; d'Zuele ginn d'Wellelängt (an nm) vun de Spektrallinne vum Quecksëlwer un. Weider Bänn droe keng Zuelen - dat sinn d'Emissioune vu Lichtstoffer déi duerch d'UV-Stralung vum Quecksëlwer-Plasma ugereegt ginn.

Spektrum vun enger Nidderdrock-Quecksëlwerdampluucht. Iewescht Bild mat engem 256-Pixel-Zeilesensor. Ënnescht Bild mat enger Kamera

Wann déi observéiert Stralung vu villen onofhängege Quellen ausgeet, dann ënnerscheet een d'homogeen Linnebreet, déi scho jiddwer eenzelen Emittent huet, vun der inhomogeener Linnebreet, déi sech duerch eng genee Auswiel ënner den Emittente méi kleng maache gelooss huet. Als Ursaache vun der homogeener Linnebreet sinn nieft der prinzipieller Energieonschäerft vun allen onstabile Systemer, baussenzeg Stéierunge wéi Zesummestéiss vun Emittenten an d'Dopplerverrécklung duerch hir ongeuerdnet Beweegung ze nennen.

Natierlech Linnebreet

No der Quantemechanik kann e physikalescht System, wann et eng schaarf definéiert Energie huet, sech zäitlech net veränneren. Systemer, déi spontan zerfalen oder eng Stralung produzéieren, hunn dofir eng prinzipiell Energieonschäerft (kuckt Energie-Zäit-Onschäerfterelatioun), hir Stralung déi entspriechend natierleche Linnebreet. Dat gëllt ganz allgemeng, gläichermoossen z. B. fir Elementardeelercher, radioaktiv oder ugereegt Kären, ugereegt Atomer, Moleküllen. D'Form entsprécht dobäi enger Cauchy-Verdeelung, déi an der Physik och als Resonanzbou oder Lorentz-Linn bekannt ass. Wann $\lambda$ d'Zerfallskonstant ass (Iwwergankswahrscheinlechkeet pro Zäiteneenheet), dann ass $\tau =1/\lambda$ d'Liewensdauer, d. h. déi zukünfteg mëttel Openthaltsdauer vum System am Ufankszoustand, an $\Gamma =\hbar \lambda$ deem seng Energieonschäerft. An der Form $\Gamma \tau =\hbar$ gläicht dësen Zesummenhank der heisenbergescher Onschäerfetrelatioun a gëtt dofir och als Energie-Zäit-Onschäerfetrelatioun bezeechent.

An der Elementardeelerchesphysik gëtt déi Bezéiung fir d'experimentell Bestëmmung vun extreem kuerze Liewensdauere benotzt.

Z. B. beim Z⁰-Boson ergëtt sech aus der Zerfallsbreet $\,\Gamma \!\!_{Z^{0}}=2{,}5\,\mathrm {GeV}$ d'Liewensdauer $\,\tau _{Z^{0}}=3\cdot 10^{-25}\,\mathrm {s}$, Dat ass déi kierzt, déi ee bis elo fonnt huet. An der Optik hänkt déi natierlech Linnebreet onmëttelbar mat der Koherenzlängt zesummen.

Et kann een déi natierlech Linnebreet mat Hëllef vun engem Lorentzoszillater modeléieren.

Linneverbreedung

  Haaptartikel zu dësem Theema: Linneverbreedung 

Duerch bestëmmt Effete kënnt et zu enger Linneverbreedung. Wiesentlech Grënn fir eng observéiert Linneverbreedung kënnen d'Dopplerverbreedung oder d'Drockverbreedung sinn.