|
|
[т. 31 ≈ Электричество, М,, 1983; 3) II о в о ж и л о в Ю. В., Я п п а Ю, А., Электродинамика, М., 1978; 4) Н е и м а н Л. Р., Д с м л р ч я н К. С., Теоретические основы электротехники, 3 изд., т. 2, Л., 1981. Ф. Я. Шакирзлпов.
ЕСТЕСТВЕННАЯ ШИРИНА СПЕКТРАЛЬНОЙ ЛИНИИ ≈ ширина спектральной линии, обусловленная
спонтанными квантовыми переходами изолированной коантовои системы (атома, молекулы, ядра И т. д.). Е. ш. с. л. наз. также радиац. шириной.
Б соответствии с принципом неопредел╦нности возбужд╦нные уровни i энергии квантовой системы, обладающие конечным временем жизни т/, являются квазидискрстными и имеют конечную (малую) ширину л Г/ (см. Ширина у ровня). Энергия возбужд╦нного уровня равна Si≈iAr//2, где Г/=т^1=2Л//с ≈ суммарная
k вероятность всех возможных спонтанных квантовых
переходов с уровня i (4/^ ≈ вероятность перехода на Уровень k\ см. Эйнштейна коэффициенты). Если уровень энергии j, на к-рый переходит квантовая система, также является возбужд╦нным, то Е. ш. с. л, равна (Г,-≈Гу). Вероятность dw^- излучения фотонов в интервале частот do) при переходе i≈;' определяется ф-лой:
указал на возможность построения такой системы в 1899 (до введения Планка постоянной, вместо не╦ Планк вводил постоянную Вина Ь, к-ран, как впоследствии было установлено, выражается через А и k: b=jfr/ft). Планковской Е, с, с. пользуются в космологии; она особенно удобна для описания процессов, в к-рых одновременно существенны квантовые и гравитац. эффекты, напр, в теории ч╦рных дыр и теории ранней Вселенной.
Е. с. е. решила проблему естеств. единицы длины. Так, напр., комптоновская длина волны Х0, различная для разных элементарных частиц, зада╦тся массой М частицы: Х0=А/Л/с. В теории тяготения масштаб длины определяется гравитац. радиусом rg=2GM/c*, также связанным с массой М. В пяанковской системе единиц за единицу длины Ьр бер╦тся ср. геометрическое Х0 и TV:
Г;
1>Гу.
2л
атомов и ионов Е, ш. с. л.
Для резонансных линий равна:
где ffj ≈ сила осциллятора перехода i≈/, она очень мала по сравнению с частотой перехода со,-у : Г/ш/у ~ ~а3(г-[-1)2 (здесь a = l/137 ≈ постоянная тонкой структуры, z ≈ кратность заряда иона). Особенно малой шириной обладают запрещ╦нные линии.
Естественная ширина линии классич. осциллятора с зарядом е, массой т и собств. частотой о>0 равна: Г=
=2еы1/3т^. Раднац. затухание приводит также к очень небольшому смещению максимума липли в сторону меньших частот ~ Г2/4ш0.
Спонтанные квантовые переходы, определяющие конечную ширину уровнен энергии и Е. ш. с. л,, не всегда происходят с испусканием фотонов. Напр., при определ. условиях могут происходить процессы, сопровождающиеся испусканием одного или песк. электронов (см. Оже-эффект, Ионизация полем]. В ряде случаев, напр. в возбужд╦нных ядрах, автоионизац. состояниях атомов, значения ширин уровне» могут оказаться сравнимыми с расстояниями между уровнями энергии; при атом спектр системы можно считать непрерывным (см.
Сплошной спектр).
Лит.: Г а И т л е р В., Квантовая теория излучения, [пер. с англ.], М., 1956; Берестгцкий В. Б., Л и Ф ш и ц Е. М., П и т а е в с к и и Л. П., Релятивистская квантовая теория, ч. 1, М., 19G8; см. также лит. при ст. Атом* Молекула,
Е. А. Юкоа.
ЕСТЕСТВЕННЫЕ СИСТЕМЫ ЕДИНИЦ ≈ системы единиц из морении т в к-рых за осн. единицы приняты фундам. постоянные ≈ скорость света в вакууме с, гравитац. постоянная G, постоянная Планка Й-, постоянная Больцмана k, число Авогадро N& и др. В обычных системах единиц размер осн. единиц выбирают произвольно; этот выбор определяет значение коэф. В разл. физ. соотношениях. В Е. с. е. приняты за единицы сами эти коэф,, являющиеся мировыми постоянными, и при этом условии из физ. соотношений вычисляются единицы разл. физ. величин. Т. о., вид соответствующих ур-ний физики значительно упрощается. В разл, областях применяются разл. ╗. с. е.т в к-рых ур-ния освобождаются от коэф., содержащих размерные постоянные. Е. с. с. можно в принципе воспроизвести в лаборатории без сравнения с эталонами.
В Е. с. е. Планка принято c=ft=G=fc = l; она названа в честь М. Планка (М. Planck), к-рый впервые
к-рос не зависит от масс. Др. способ введения Е. с. е. состоит в определении планковской единицы массы
МР из условия Gl\£p/1ic≈1» где левая часть представляет собой гравитац. аналог тонкой структг/ры постоянной.
Ниже приведена таблица значений единиц планковссистемы в единицах СИ:
Физ. величина
Длина Lp Время Тр Частота £? Энергия Масса МР
Формула
*Ф/<
В единицах СИ
1,610-10-*» м 0.533-10-" С 1 ,3fj52-104a с-1 1,9564.10» Дж 2,176-10-* кг
Иногда через фундам. постоянные выражают едииицу
заряда Qp= (/ic)lj's=l,875G »10~8 Кл и сопротивления Лр=1/с≈ 29,98 Ом. Точность единиц ограничивается точностью, с к-рой определена гравитац. постоянная G-6,6745 (^0,0008). Ю-11 в^кг^с-2.
В теории электрослабого взаимодействия используется система, в к-рой единица длины Lp определяется, исходя из Константы Ферми (константы слабого четы-р╦хфермиошюго взаимодействия, см. Слабое взаимодействие), в обычных для физики высоких энергий единицах:
lie см,
единица иыергин в ней равна
/а = 292,807(3) ГэВ.
В модели великого объединения (ВО) вводится система, точные масштабы единиц к-рой пока не определены. Оценка масштаба единиц такой системы:
LBo~ Ю-29 см ГэВ
Ю-
отражает иерархию масштабов в совр. эволюц. модели Вселенной,
Последние дие Е. с. е, отличаются от планковской тем, что они по существу связаны с определ. массой ≈ массами W~i\ Z-бозонов, определяющими соответственно электрослабое взаимодействие и великое объединение. Планковская же масса не обязательно связана с бозоном, т. к. гравитация не требует существования промежуточного бозона, передающего взаимодействие.
В атомной физике применяется система атомных единиц Хартри. В качестве осн. единиц в ней приняты заряд электрона, ого масса и боровский радиус; как
X ш
и
ш
U ш
29
