题目
原子吸收线的劳伦茨变宽是基于 ( )A. 原子的热运动;B. 原子与其它种类气体粒子的碰撞C. 原子与同类气体粒子的碰撞;D. 外部电场对原子的影响
原子吸收线的劳伦茨变宽是基于 ( )
A. 原子的热运动;
B. 原子与其它种类气体粒子的碰撞
C. 原子与同类气体粒子的碰撞;
D. 外部电场对原子的影响
题目解答
答案
B. 原子与其它种类气体粒子的碰撞
解析
考查要点:本题主要考查原子吸收光谱线变宽机制中劳伦茨变宽的物理本质,需明确不同变宽类型对应的物理过程。
解题核心思路:
- 区分变宽类型:原子吸收线变宽主要包括自然变宽、热变宽(多普勒变宽)、压力变宽(含碰撞变宽和速度变宽)。
- 关键概念:
- 劳伦茨变宽(碰撞变宽):由原子与其他种类气体粒子碰撞导致原子能级寿命缩短,根据测不准原理,引起谱线展宽。
- 速度变宽:由同类原子碰撞导致速度分布变化,叠加多普勒效应引起的展宽。
- 选项辨析:需明确选项中“其他种类”与“同类”碰撞的差异,锁定正确机制。
劳伦茨变宽的本质:
当原子与不同种类气体分子发生弹性碰撞时,原子的动量发生改变,导致能级寿命缩短。根据能量与时间的不确定关系 $\Delta E \cdot \Delta t \geq \frac{\hbar}{2}$,寿命缩短会使能级宽度 $\Delta E$ 增大,进而引起吸收线展宽。这种展宽与碰撞频率相关,属于压力变宽中的碰撞变宽,即劳伦茨变宽。
选项分析:
- A. 原子的热运动:对应热变宽(多普勒变宽),与温度相关,非劳伦茨变宽。
- B. 原子与其它种类气体粒子的碰撞:正确,符合碰撞变宽的定义。
- C. 原子与同类气体粒子的碰撞:对应速度变宽,属于压力变宽的另一种形式,但非劳伦茨变宽。
- D. 外部电场对原子的影响:属于斯塔克变宽,与电场相关,与本题无关。