谱线轮廓

原子所发射的光谱线强度按照频率分布的形状

谱线轮廓（spectral line, profile of）是指原子所发射的光谱线强度按照频率（或波长）分布的形状。谱线轮廓通常用来描述光谱线的能量随波长的相对分布。

理论诠释

理论上常假设原子能级是无限窄的，因此由能级间跃迁而产生的辐射是单色的。而由于原子处在某能级上有一定寿命，又受多普勒效应和其他微观粒子的干扰等，实际观察到的谱线却具有一定的宽度，甚至发生移位。用I(v)曲线能够表示谱线轮廓（见谱线增宽）。设谱线的总强度（简称为强度）为I，定义谱线单位频率间隔中的强度为I(ν)，称为谱强度。I(ν)与I的关系是：

I=∫I(ν)dv

积分遍及全谱线。函数I(ν)的形状给出了谱线的轮廓。典型的谱线轮廓有两种：洛伦兹型轮廓和高斯型轮廓。洛伦兹型谱线轮廓和高斯型谱线轮廓都是对称的。在某些情况下，谱强度按频率的分布不对称。

原子吸收谱线的轮廓由吸收系数a(ν)给出。设谱强度为I0(ν)的平行入射光通过厚度为l的吸收介质后，谱强度减为I(ν)，有关系：

I(ν)=I0(ν)exp[－a(ν)l]

当a(ν)l很小时，I(ν)≈I0(ν)[1－a(ν)]

所以，记录光的谱强度变化，就可得到谱线轮廓。一般情况下，吸收谱线轮廓与发射谱线轮廓相同。

谱线强度I(v)降落到极大值I(vo)一半时所对应的两个频率（或波长）之间的间隔称谱线宽度（又称半高全宽）。

具体描述

谱线轮廓通常用来描述光谱线的能量随波长的相对分布。设Iv和Fv表示谱线内频率 v处的辐射强度和辐射流（见辐射转移理论），I*、F*表示同一频率处连续光谱的对应量。 rv=Fv/F*或rv=Iv/I*称为剩余强度。以Rv表示谱线内频率v处的深度，它与剩余强度rv之间的关系为Rv=1－rv。以rv为纵坐标，v为横坐标作图，所得的剩余强度rv随频率变化的曲线就是谱线轮廓。吸收线的谱线轮廓与连续光谱背景所包围的面积，是谱线内吸收的全部能量的一种量度，故称总吸收。它表示恒星光谱里吸收线的强弱，面积越大，吸收线就越强。也可以用一个面积相等的、高度为 1的矩形表示总吸收。这时矩形的宽度在数值上等于总吸收，故总吸收又有等值宽度（用Wv表示）之称。若横坐标改用波长λ，则对应的剩余强度和等值宽度用rλ和Wλ表示。用有缝摄谱仪所得的谱线轮廓常为狭缝宽度和衍射现象所歪曲。假定谱线是无限窄的，观测到的却总是有一定宽度的谱线轮廓，这种轮廓称为仪器轮廓。实际观测到的谱线轮廓是仪器轮廓和真谱线轮廓的迭加。为了得到真谱线轮廓，必须在观测到的谱线轮廓中扣去仪器轮廓的影响。影响谱线轮廓的因素有辐射阻尼、多普勒效应、压力效应、恒星自转、恒星大气的膨胀和湍动等。

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