Интенсивность спектральной линии

С точки зрения квантовой физики интенсивность спектральной линии ${\displaystyle I}$ равна суммарной энергии фотонов частоты, соответствующей переходу между энергетическими уровнями атомов, распространяющихся за одну секунду в направлении приёмника излучения:

${\displaystyle I=N\cdot h\nu ,}$ (1)

где ${\displaystyle N}$ — число фотонов, ${\displaystyle h}$ — постоянная Планка, ${\displaystyle \nu }$ — частота фотона, соответствующая энергии перехода ${\displaystyle h\nu =E_{2}-E_{1}}$.

Интенсивность спектральных линий испускания и поглощения определяется коэффициентами Эйнштейна, определяемыми для спонтанного излучения как:

${\displaystyle {\Biggl (}{\frac {dn_{2}}{dt}}{\Biggl )}_{\text{спонтанное}}=-A_{21}n_{2},}$ (2)

${\displaystyle {\Biggl (}{\frac {dn_{1}}{dt}}{\Biggl )}_{\text{спонтанное}}=-A_{21}n_{2},}$ (3)

где ${\displaystyle n_{i}}$ — число атомов в состоянии ${\displaystyle i}$.

Для вынужденного излучения аналогично:

${\displaystyle {\Biggl (}{\frac {dn_{1}}{dt}}{\Biggl )}_{\text{отриц. вынужденное}}=B_{21}n_{2}\rho (\nu ),}$ (4)

${\displaystyle {\Biggl (}{\frac {dn_{1}}{dt}}{\Biggl )}_{\text{полож. вынужденное}}=-B_{12}n_{1}\rho (\nu ).}$ (5)

Здесь ${\displaystyle \rho (\nu )}$ — спектральная плотность энергии изотропного излучения на частоте перехода ${\displaystyle \nu }$.

Интенсивность спектральной линии зависит от температуры, плотности среды, а также концентрации атомов, содержащих энергетические уровни перехода ${\displaystyle h\nu }$, необходимого источника возбуждения (гашения) и других физических факторов^[2].

Как энергетическая единица^[3] интенсивность спектральных линий является одной из основных в спектроскопии и спектральном анализе^[4], поскольку содержит информацию об атомах исследуемого вещества, а распределение интенсивности внутри линии несёт информацию о состоянии исследуемого вещества как макросреды^[5].