dopplerbredning

Dopplerbredning, eller Dopplerbreddning, är bredning av spektrallinjer som uppstår när emitterande eller absorberande partiklar har en fördelning av hastigheter längs observationslinjen. Denna bredning är främst av termisk orsak i gaser, där Maxwell–Boltzmann-fördelningen av hastigheter ger en Gaussisk intensitetsprofil kring restfrekvensen.

Den Gaussiska profilen kännetecknas av standardavvikelsen σ_λ = (λ0 / c) sqrt(k T / m), där λ0 är restvåglängden, c är ljusets hastighet, k är Boltzmanns konstant, T är temperaturen och m är partikelmassan. Den totala bandbredden i termer av våglängd fås från FWHM-värdet: Δλ_D(FWHM) = 2 sqrt(2 ln 2) σ_λ. I termer av hastighet är Δv_D(FWHM) = 2 sqrt(2 ln 2) sqrt(k T / m). Tungare ämnen ger därmed generellt en smalare bredning än lättar vid samma temperatur.

Dopplerbredningen kan kombineras med andra bredningsmekanismer, som naturlig bredning (livstidsläckage), tryck- eller Stark-bredning samt instrumentell bredning. Den resulterande profilen är ofta en Voigtprofil, särskilt i täta eller komplexa medier där flera mekanismer verkar samtidigt.

I praktiken används dopplerbredning inom spektralanalys för att uppskatta gasers temperaturer och turbulent- eller mikro-turbulent rörelse samt för att tolka kemisk sammansättning och källhastigheter i astrofysiska och plasmafysiska sammanhang. Den återspeglar både termisk rörelse och systematiska rörelser längs observationslinjen.

Se även: Dopplereffekt, spektralanalys, Voigtprofil.