辐射阻尼

辐射阻尼（ radiation damping ），因辐射引起一个发射体系的运动的衰减，是谱线致宽的主要原因之一。经典电动力学理论把发射(或吸收)光的原子当作谐振子，辐射是由激发谱振子的振动产生的。由于辐射，谐振子受到阻尼力的作用，结果辐射出的电磁波的振幅不断衰减，这样就会得到具有一定宽度的谱线。角频率为ω0的谐振子的能量消耗规律为E(t)= ，式中 t为时间， E 0为初始能量，为 阻尼常数， e、 me、 c分别为电子电荷、电子质量和光速。 辐射强度 I( w)与角频率的关系为：

因为在角频率间隔处 I( w)减小到一半，所以 称为谱线的半宽，γ 称为全半宽。以波长标度表示的谱线全半宽 γ＝1.17× 10 -4埃，是一个和波长无关的常数。这个宽度又称为谱线的自然宽度。由经典 辐射 阻尼理论得到的吸收系数，按频率的分布形式与上式类似。

近代量子力学理论认为，谱线是由原子分立能级间的跃迁引起的。原子在各能级上只能停留一有限的时间Δ t。根据测不准关系 ，原子能级不应是无限窄的，而是有一定的宽度。这就使得两个能级的跃迁不可能是单一频率的 辐射，而存在一定的频率间隔。因此，由原子能级跃迁所形成的谱线便有一定宽度和形状。量子力学理论得出的谱线形状与经典电动力学理论得出的相同。不过， 阻尼常数 γ= γ i+γ k，。 τ i和 τ k分别为初态和末态的平均寿命。 γ i或 γ k决定于跃迁概率，它等于单位时间内原子离开该能级的所有可能跃迁总概率。