发光粒子在上能级的寿命与辐射光频率的关系？

莺歌燕舞

电子所在能级不是连续的，其寿命代表其跃迁几率，但辐射光都有一定的线宽，这之间有什么关系呢？
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清风寡欲

自发辐射展宽的起源有很多。但是在最理想的情况下，就是上能级寿命导致的。而且此时

这个展宽叫“自然展宽”，在稀薄气体中可以观察到。比如Ne原子632.8nm谱线大约是10MHz，CO2的10.6um谱线大约是1-10kHz。（周炳昆《激光原理》4.3节）
但是一般情况下，其他因素，比如碰撞、晶格振动等都会使谱线急剧展宽。还有一种可能是，观察到的自发辐射谱是很多谱线组成的（对应很多能级），它们都有展宽，然后连成一片。典型的比如Er、Yb，都是数十nm级的宽度。
寿命和展宽的关系在经典电子模型中可以理解。在该模型中，电子被看成带有阻尼的振子。电子振动本来应该发射一个绝对频率的电磁波，频率对应能级宽度。但是阻尼的存在使这个电磁波强度按指数定律衰减。阻尼系数的倒数就是能级寿命。而一个衰减的简谐振动在频谱上是有宽度的，可以证明它具有洛伦兹形状，而且宽度为。
当碰撞或晶格振动出现时，大量原子的发光出现相位混乱（去相过程），表现为总光强以更快的速度衰减。可以等效描述为阻尼增大。所以展宽加剧。

长长的路

我觉得上能级寿命关系到形成粒子数翻转的难易程度，从而影响激光器激射的阈值，但是从我本人的了解来说，好像与激光线宽没什么关系。辐射光的线宽主要和能级的展宽为能带有关系。

清风寡欲

唉！受邀了，真没办法，实际上我对光这个东东真的不熟悉，只知道它的几个特性而已；难倒我这个小学没毕业的人了。

检验医师

泻药，激光的线宽有一个极限，这个极限确实是由于自发辐射的存在导致的，但是我翻了下激光原理的书，这个极限线宽和上能级寿命没有直接关系。当然，一般的激光线宽还是远远大于这个线宽极限，因为还有太多因素造成了线宽的展宽。