谱线宽度英文解释翻译、谱线宽度的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【化】 line width

分词翻译：

谱的英语翻译：

chart; compose; music; register; table
【医】 spectrum

线的英语翻译：

clue; line; string; stringy; thread; tie; verge; wire
【医】 line; line Of occlusion; linea; lineae; lineae poplitea; mito-; nemato-
soleal line; strand; thread
【经】 line

宽度的英语翻译：

breadth; width
【医】 width

专业解析

谱线宽度（英文：Spectral Line Width）是指光谱中单一谱线在频率或波长维度上所占的宽度范围。在物理学（尤其是原子分子物理、光谱学、量子光学）和工程应用（如激光技术、精密测量）中，它是一个描述光谱线精细结构及能量不确定性的关键参数。其本质反映了原子或分子能级跃迁过程中辐射或吸收光子的频率分布范围。

一、核心定义与物理意义

基本概念
理想状态下，原子能级跃迁应发射单一频率的光子，形成无限窄的谱线。但实际观测中，谱线总存在一定宽度，表现为强度随频率变化的分布曲线（如洛伦兹线型或高斯线型）。谱线宽度通常用半高全宽（FWHM，Full Width at Half Maximum）量化，即谱线强度最大值一半处对应的频率或波长间隔。
物理本质
谱线宽度源于量子系统的能量-时间不确定性原理（$Delta E cdot Delta t geq hbar/2$）。能级寿命有限性导致跃迁能量存在自然不确定性，进而引起辐射频率展宽。公式表达为：

$$ Delta u_{text{自然}} = frac{1}{2pitau} $$

其中 $tau$ 为激发态寿命。

二、展宽机制分类（主要成因）

自然展宽（Natural Broadening）
由自发辐射的量子本性决定，是任何孤立原子谱线的最小理论宽度。其线型为洛伦兹分布，与能级寿命直接相关。
多普勒展宽（Doppler Broadening）
原子热运动导致辐射频率发生多普勒频移。气体中该效应显著，线型近似高斯分布：

$$ Delta u_D = frac{2 u_0}{c} sqrt{frac{2kT ln 2}{m}} $$

其中 $ u_0$ 为中心频率，$T$ 为温度，$m$ 为原子质量。
碰撞展宽（Collisional/Pressure Broadening）
粒子间碰撞缩短能级寿命或引起相位中断，多见于高压环境。展宽程度与粒子密度成正比，线型为洛伦兹分布。

三、应用重要性

激光技术：窄线宽激光器需抑制展宽效应（如低温冷却减少多普勒展宽），用于光通信、原子钟。
天文光谱：通过分析恒星光谱线宽推断天体温度、压力及元素丰度。
量子计量：谱线宽度直接影响原子钟精度与光谱仪分辨率极限。

权威参考文献来源：

中国科学院物理研究所. 《光谱学基础》. [在线课程]

National Institute of Standards and Technology (NIST). Atomic Spectra Database. [在线数据库]

Yariv, A. Quantum Electronics (3rd ed.). Wiley. (激光物理经典教材)

清华大学物理系. 《近代光学》. 高等教育出版社. (第5章光谱分析)

网络扩展解释

谱线宽度是光谱分析中的关键概念，指光谱线在波长或频率维度上的扩展范围，主要源于微观粒子运动或能态差异导致的能量不确定性。以下是详细解释：

一、基本定义

谱线宽度描述了光谱线并非理想的单色线，而是具有一定扩展范围的窄带。例如，激光因原子同位素差异或分子热运动，其光谱在分光镜中呈现为有限宽度的窄条。这种宽度直接影响测量的分辨率和信号精度，过宽会导致峰形失真。

二、物理成因

自然展宽：由量子力学不确定性原理导致，能级寿命越短，谱线越宽。
多普勒展宽：粒子热运动引起频率偏移，高温或高频时更显著。
碰撞展宽：高压下粒子频繁碰撞导致能级扰动。
同位素效应：同位素质量差异引起能级微小偏移（如激光工作物质中的同位素）。

三、量化方法

-3dB谱宽（FWHM）：主峰强度下降50%处的波长间隔，常用半高宽表示。
均方根谱宽（RMS）：基于高斯分布的能量分散度统计量。
-20dB谱宽：主峰强度下降至1%时的波长范围，用于评估信号边带。

四、应用领域

光谱分析：决定仪器分辨率，如光栅光谱仪通过谱线宽度评估通带限制。
激光技术：线宽越小，激光单色性越好，适用于精密测量。
光纤通信：光纤色散和衰减导致信号带宽受限，需控制谱宽以维持传输稳定性。

五、扩展说明

在光通信中，谱线宽度与调制后的信号带宽不同，后者受限于光纤材料特性及传输模式。实际应用中需根据场景选择合适量化指标，例如短距离通信可能更关注-20dB谱宽以减少信号串扰。