洛伦兹线型英文解释翻译、洛伦兹线型的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【化】 Lorentzian curve
分词翻译:
伦的英语翻译:
human relations; logic; match; order; peer
兹的英语翻译:
at present; now; this
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
型的英语翻译:
model; mould; type
【医】 form; habit; habitus; pattern; series; Ty.; type
【经】 type
专业解析
洛伦兹线型(Lorentzian lineshape),在光谱学和物理学中,是指一种描述共振现象(如原子或分子能级跃迁、阻尼谐振子)的光谱线强度或概率密度随频率(或能量)分布的特征形状。其名称来源于荷兰物理学家亨德里克·洛伦兹(Hendrik Lorentz),他首次在解释塞曼效应和辐射阻尼理论时推导出这种函数形式。
核心定义与特征:
洛伦兹线型函数在数学上表示为:
$$
L(omega) = frac{1}{pi} frac{gamma/2}{(omega - omega_0) + (gamma/2)}
$$
其中:
- $omega$ 是频率变量(例如入射光频率)。
- $omega_0$ 是中心频率(共振频率)。
- $gamma$ 是半高全宽(Full Width at Half Maximum, FWHM),代表谱线宽度,与共振态的寿命或阻尼系数直接相关($gamma = 1/tau$,$tau$ 为寿命)。
该函数具有以下关键特征:
- 对称性: 关于中心频率 $omega_0$ 完全对称。
- 最大值: 在 $omega = omega_0$ 处取得最大值 $L(omega_0) = frac{2}{pigamma}$。
- 线宽: 函数值下降到最大值一半时对应的频率间隔即为半高全宽 $gamma$。
- 渐进行为: 当频率远离中心频率时($|omega - omega_0| gg gamma$),强度随频率的平方衰减($L(omega) propto 1/(omega - omega_0)$),比高斯线型衰减得更慢,意味着洛伦兹线型具有更显著的“翅膀”。
物理意义:
洛伦兹线型主要源于量子态的有限寿命或经典振子的阻尼:
- 有限寿命增宽: 在量子力学框架下,激发态能级具有有限的寿命 $tau$(例如,由于自发辐射)。根据能量-时间不确定关系 $Delta E cdot tau approx hbar$,能级存在自然宽度 $Delta E = hbar / tau$(或 $Delta omega = gamma = 1/tau$)。这种由本征寿命决定的增宽机制产生的谱线形状就是洛伦兹线型。它代表了在没有其他干扰因素(如碰撞、多普勒效应)的理想情况下的谱线形状,因此也称为“自然线型”或“均匀增宽线型”。
- 阻尼谐振子模型: 在经典电动力学中,洛伦兹将原子视为受阻尼力作用的谐振子。当受到电磁波照射时,振子的受迫振动振幅在共振频率附近呈现洛伦兹线型分布,吸收或发射的光强正比于振幅的平方。
应用场景:
洛伦兹线型广泛应用于描述多种物理和化学过程中的光谱特征:
- 原子光谱: 孤立原子发射或吸收谱线的自然线型。
- 核磁共振(NMR)与电子顺磁共振(EPR): 描述共振吸收峰的形状。
- 穆斯堡尔谱学: 表征核伽马射线的共振吸收线。
- 激光物理: 描述均匀增宽介质(如某些固体激光器)的增益谱线。
- 光学材料: 分析介电函数、折射率虚部(吸收)在共振频率附近的行为。
汉英术语对照:
- 洛伦兹线型 (Luò lún zī xiàn xíng): Lorentzian lineshape / Lorentzian line profile / Lorentzian line shape
- 半高全宽 (Bàn gāo quán kuān): Full Width at Half Maximum (FWHM)
- 中心频率 (Zhōngxīn pínlǜ): Center frequency / Resonance frequency ($omega_0$)
- 阻尼系数 (Zǔní xìshù): Damping coefficient ($gamma$)
- 均匀增宽 (Jūnyún zēngkuān): Homogeneous broadening
- 自然线宽 (Zìrán xiàn kuān): Natural linewidth
权威参考来源:
关于洛伦兹线型的详细数学推导、物理背景和应用实例,可参考以下类型的权威资源:
- 经典光学与光谱学教材: 如 Max Born 和 Emil Wolf 所著的 Principles of Optics (《光学原理》) 在讨论光与物质相互作用的经典模型时会涉及洛伦兹振子模型。Grant R. Fowles 的 Introduction to Modern Optics (《现代光学导论》) 也有清晰阐述。
- 量子力学教材: 如 Claude Cohen-Tannoudji, Bernard Diu, Franck Laloë 所著的 Quantum Mechanics (《量子力学》) 在讨论辐射与原子相互作用、能级寿命和自然线宽时会给出洛伦兹线型的量子力学推导。
- 专业词典与标准: 《物理学名词》 (全国科学技术名词审定委员会) 收录了“洛伦兹线型”、“半高全宽”等标准译名。国际纯粹与应用物理学联合会(IUPAP)的推荐术语中也包含 Lorentzian lineshape。
- 学术机构与数据库: 美国国家标准与技术研究院(NIST)的原子光谱数据库(ASD)等专业数据库在提供谱线参数时,会明确标注谱线线型(如洛伦兹型、高斯型或伏格特型)。相关理论背景可在 NIST 的物理测量实验室(PML)或化学与物理参考数据期刊(J. Phys. Chem. Ref. Data)中找到。
- 综述文献: 在 Reviews of Modern Physics 或 Physics Reports 等顶级综述期刊上关于光谱学、激光物理或共振现象的综述文章中,常包含对洛伦兹线型及其物理起源的深入讨论。
网络扩展解释
洛伦兹线型(Lorentzian line shape)是物理学和光谱学中用于描述光谱线或共振峰形状的数学模型,主要与粒子碰撞、自然展宽等现象相关。以下是详细解释:
-
定义与数学形式
洛伦兹线型的函数表达式为:
$$
L(x) = frac{1}{pi} cdot frac{gamma}{(x - x_0) + gamma}
$$
其中,$x_0$ 是中心频率或位置,$gamma$ 是半峰全宽(FWHM),反映谱线展宽程度。它属于柯西分布的一种形式,常表现为峰形较宽、尾部衰减较慢的特征。
-
物理来源
在光谱学中,洛伦兹线型通常由以下原因引起:
- 自然展宽:量子系统的有限寿命导致能级不确定性。
- 碰撞展宽:粒子间的碰撞缩短激发态寿命,例如高层大气中原子氧与周围粒子的碰撞。
-
与高斯线型的对比
- 洛伦兹线型:适用于展宽较大、峰形较扁平的曲线,如碰撞主导的谱线。
- 高斯线型:由多普勒效应引起,峰形较高且窄,如原子热运动导致的频率漂移。
- Voigt线型:实际光谱中常结合两者,通过卷积得到更精确的拟合。
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应用领域
主要用于分析原子光谱、核磁共振(NMR)、激光物理等场景,帮助量化能量分布或粒子相互作用强度。
总结来说,洛伦兹线型是描述自然或碰撞展宽现象的核心工具,与高斯线型形成互补,共同应用于复杂光谱分析。需注意其与经济学中“洛伦兹曲线”完全无关,后者用于收入分配研究。
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