连续光谱

光强度随频率变化呈连续分布的光谱

连续光谱是指光(辐射)强度随频率变化呈连续分布的光谱。根据量子理论, 原子 、分子可处于一系列分立的状态。两个态间的跃迁产生光谱线。每个光谱线系趋于一个 短波 极限,波长短于这个极限就出现一个光谱的连续区(见 原子光谱 )。这个极限称线系限。从线系限位置起,连续区的强度很快地下降,这个连续区是连续光谱。

概念说明

如图《连续光谱》所示是 氢原子光谱 巴耳末系 的连续光谱区,它从H 7 即巴耳末系的第七条线(n=7)开始,H ∞ 表示线系限的理论位置。

自由 电子 和离子复合过程可在紫外区和X射线区产生连续光谱。高速电子打到靶上,受靶中 原子核 库仑场的作用而速度衰减,电子的动能转变成 辐射能 产生轫致辐射。轫致辐射在紫外和软X射线区也有连续光谱。发光材料在短波光(辐射)或 阴极射线 激发下发出连续光谱。炽热的物体也产生连续光谱。

电子同步 加速器 是紫外和X射线光谱区的高强度连续光谱光源(见 回旋加速器 辐射和 同步辐射 )。

典型实例

由炽热的固体、液体或高压气体所发的光都能形成连续光谱。

液体或固态物质在高温激发时发出的各种波长的光,都会产生连续光谱。

在 可见光 区呈现为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的光谱也是连续光谱。

检测应用

近年,连续光谱分析技术的在水质监测仪器科技领域的应用日益发展,基于连续光谱分析的原 理,不但可以检测多项水质参数(即水样中的被测物质),而且,由于连续光谱承载了被测物质的重要信息,能够在宽光谱范围内展开 信号处理 ,以有效消除检测仪器系统的误差、减小背景光谱干扰(如 浊度 )和噪声干扰,从而极大提高在线水质检测的精确度。

经典解释

炽热的固体和液体以及高温高压的气体产生连续谱,不能简单地用 奥格·玻尔 核能 级跃迁理论来理解。与稀薄的气体被 电离 不同的是,炽热的固体和液体以及高温高压气体 原子 核外电子分布更为复杂,且原子分布较为密集,由于原子之间的相互作用,将引起 原子轨道 能量的轻微变化,玻尔理论不再适用。从经典理论可以这样来解释,即原子周围的 电子 被电离,当高速运动的电子与离子发生碰撞时会产生很大的负加速度,在其周围产生急剧变化的 电磁场 ,也就是 电磁辐射 。因为碰撞过程和条件以及每次碰撞的能量变化都是随机的,所以产生的是波长不同而且连续的电磁辐射,从而形成连续谱。

量子解释

连续谱的产生也可以从量子理论进行解释,量子理论认为, 原子 核外电子在原子轨道上运动,并处于不同的分立 能级 上。当N个原子相互接近,由于原子之间的相互作用,将引起 原子轨道 能量的轻微变化,产生原子轨道的交叠并发生能级分裂现象。N个原子中原来能量相同的能级将分裂为N个能量稍有不同的能级。由于原子的数目极大(N= 10 19 ~ 10 21 /mm 3 ),因而N个分裂能级的差值很小,以至于可以看成是连续分布,即形成有一定宽度的能带。

设有任意两个能带E m 和E n (E m > En),其能带宽度为ΔEm= Emt- Emb(t代表能带顶;b代表能带底。下同);ΔEn= Ent- Enb,而且两个能带之间满足光谱选律,则当两个能带之间发生辐射跃迁时,辐射 谱线 将宽化为谱带,而相邻谱带的部分 重叠 便形成了连续谱。由于 原子核 对内层轨道 电子 的强烈吸引作用和 散逸层 轨道电子的屏蔽作用,内层电子几乎不参与外层电子的跃迁,因而这种因 能带结构 造成相应谱线宽化的现象主要对应于原子外层轨道电子的跃迁,因而其波谱主要分布在 红外线 、 可见光 、 紫外线 区域,其 短波 部分与软X射线重叠。

超连续谱激光

超连续谱 激光 ,可以用“ 白炽灯 的光谱宽度,激光的亮度”来加以描述。超连续谱激光的发现是在一次偶然的试验中发现的,用激光照射诸如 方解石 之类的 晶体 ,最初目的是为了确定晶体中 声子 的寿命,结果却观察到了白色激光的产生。输入的绿色激光脉冲与介质发生了某种相互作用,导致激光的频率范围急剧展宽。后来,液体介质和气体介质也在超连续谱激光技术方面被尝试使用,使超连续谱激光的光谱延伸到了红外频段。

对于 光纤 中国足球协会超级联赛 连续谱 激光 产生的原因,主要有两种看法,一种认为自 相位 调制效应是超连续谱激光产生的主要原因,另一种则认为超连续谱激光是自相位调制、 四波混频 及交叉相位调制综合作用的结果,但这两种说法均无系统的理论研究报道。

光纤中产生的超连续谱激光已经得到了广泛的应用。其中最为重要、最为成熟的当属超精确频率测量和精密时钟。

原子能级

原子 内部确实存在着不连续的 定态 能级 分布,能级间隔随 量子数 n的增大而变小 电子 在各能级间的跃迁产生线状光谱。n=∞对应一个线系的线系限,在系限以内是量子化能级对应线状光谱;n>1时,线状光谱逐步过渡到连续光谱;过了线系限就是非量子化正能量范围对应连续光谱。