El ensanchamiento homogéneo es un tipo de ensanchamiento del espectro de emisión en el que todos los átomos que irradian desde un nivel específico bajo consideración irradian con la misma oportunidad. [1] Si un emisor óptico (por ejemplo, un átomo) muestra un ensanchamiento homogéneo, su ancho de línea espectral es su ancho de línea natural, con un perfil de Lorentz .
Ampliación en sistemas láser
La ampliación en la física del láser es un fenómeno físico que afecta la forma de la línea espectroscópica del perfil de emisión del láser. La emisión láser se debe a la (excitación y posterior) relajación de un sistema cuántico (átomo, molécula, ión, etc.) entre un estado excitado (de mayor energía) y uno menor. Estos estados pueden considerarse como los estados propios del operador energético. La diferencia de energía entre estos estados es proporcional a la frecuencia / longitud de onda del fotón emitido. Dado que esta diferencia de energía tiene una fluctuación, entonces la frecuencia / longitud de onda de la "emisión macroscópica" (el haz) tendrá un cierto ancho (es decir, se "ampliará" con respecto a la emisión "ideal" perfectamente monocromática).
Dependiendo de la naturaleza de la fluctuación, puede haber dos tipos de ensanchamiento. Si la fluctuación en la frecuencia / longitud de onda se debe a un fenómeno que es el mismo para cada emisor cuántico, hay un ensanchamiento homogéneo, mientras que si cada emisor cuántico tiene un tipo diferente de fluctuación, el ensanchamiento es no homogéneo .
Ejemplos de situaciones en las que la fluctuación es la misma para cada sistema (ensanchamiento homogéneo) son el ensanchamiento natural o de vida útil y el ensanchamiento de colisión o presión . En estos casos, cada sistema se ve afectado "en promedio" de la misma manera (por ejemplo, por las colisiones debido a la presión).
La situación más frecuente en los sistemas de estado sólido donde la fluctuación es diferente para cada sistema ( ensanchamiento no homogéneo ) es cuando debido a la presencia de dopantes , el campo eléctrico local es diferente para cada emisor, por lo que el efecto Stark cambia los niveles de energía en un forma no homogénea. La línea de emisión ampliada homogénea tendrá un perfil de Lorentz (es decir, se ajustará mejor a una función de Lorentz), mientras que la emisión ampliada de forma no homogénea tendrá un perfil de Gauss . Uno o más fenómenos pueden estar presentes al mismo tiempo, pero si uno tiene una fluctuación más amplia, será el responsable del carácter del ensanchamiento.
Estos efectos no se limitan a los sistemas láser, ni siquiera a la espectroscopia óptica. También son relevantes en resonancia magnética , donde el rango de frecuencia está en la región de radiofrecuencia para RMN , y también se puede hacer referencia a estos efectos en EPR, donde la forma de línea se observa a una frecuencia fija ( microondas ) y en un rango de campo magnético .
Semiconductores
En semiconductores , si todas las oscilaciones tienen la misma frecuencia propiay el ensanchamiento en la parte imaginaria de la función dieléctrica resulta sólo de una amortiguación finita , se dice que el sistema se ha ampliado homogéneamente , ytiene un perfil lorentziano . Si el sistema contiene muchos osciladores con frecuencias ligeramente diferentessin embargo, entonces el sistema se amplía de manera no homogénea . [2]
Ver también
Referencias
- ^ Bajo, Michael; Virendra N. Mahajan; Eric Van Stryland (2009). Manual de Óptica: Diseño, Fabricación y Pruebas; Fuentes y detectores; Radiometría y Fotometría . Profesional de McGraw Hill. pag. 16.5. ISBN 978-0-07-149890-6.
- ^ Klingshirn, Claus F. (6 de julio de 2012). Óptica de semiconductores (4 ed.). Saltador. pag. 88. ISBN 978-364228362-8.