1樓：
雖然是我問的問題重定向後看到這個問題，不過現在我好像回憶起來是咋回事了。
乙個氫原子自發輻射的光譜，主要來自於以下過程：
考慮乙個自由激發態氫原子（電子在激發態上），「衰變」成乙個更低激發態或基態的氫原子+乙個光子。無數次測量這個光子的頻率，即我們所得到的譜線。（如果測到兩個比較硬的光子，暫定被當作雙光子過程而不計入能譜，此為高階項，概率比前者要小得多）
如果僅僅是以上這樣，那看上去這個光子的動量考慮能量守恆原則上唯一確定的。譜線也會唯一確定沒有展寬。
但是事實上，
一方面：乙個自由激發態氫原子（電子在激發態上），「衰變」成乙個更低激發態或基態的氫原子+乙個光子的同時，必然會發射出無數的軟光子，帶走一部分能量，使得儀器所能測到的那個硬光子的能量發生改變。
取儀器可探測光子的能量上限趨於∞，下限趨於0，則探測到n個（任意有限多個）光子的概率趨於0
因而哪怕儀器能無限精確的測得所發射的硬光子的頻率，譜線也會有一定的展寬（注意，發射無窮多個軟光子不意味著唯一硬光子的能量就會變成無窮小）
另一方面，考慮圈圖效應，激發態氫原子作為不穩定粒子，並沒有嚴格意義上在殼的傳播子。傳播子可近似表示為，分母含有虛部
peskin P237
虛部的值由光學定理可知，又與前面提到的所有（n光子）衰變（在殼/近似在殼）末態相關聯
當不穩定粒子傳播子為s channel (圖b，波浪線當做不穩定粒子)，其衰變（末態在殼）的振幅模方等於此時傳播子中的虛部。如果不是在s channel，由光學定理，對該圖（a）的虛部的貢獻也不是來自衰變的圖
這個不穩定粒子的傳播子的虛部在對撞的測量結果中也會表現為乙個有展寬的共振峰，實驗的共振峰不嚴謹的也可以近似看作這個不穩定粒子的能量（能譜）
（如果振幅是嚴格的1/(p^2-m^2) , 那麼p^2=m^2處共振峰高度就會變成無窮大寬度無限窄。而帶了乙個虛部後，則無論p是什麼實的值，分母永遠不會為0，所以不會出現無窮大無限窄的峰）
那麼現在我們知道了測到的「衰變」出單光子的頻率有展寬是因為軟光子末態不會被儀器測到（或者即使測到了，我們依然把唯一在明顯強於周圍光譜強度的譜線附近的硬的光子作為對該譜線的貢獻）。
而各種多光子衰變改變硬光子能量的概率譜對應了光譜譜線的位置/寬度/高度，同時由光學定理，它也對應了粒子的壽命（反比於衰變概率），故而我們更直接的看清了這裡所謂的「能量與時間有不確定性原理，所以衰變壽命的倒數對應了能譜寬度」
光學定理還告訴我們這個衰變概率/光譜高度寬度還與產生該粒子的實驗中測到的該粒子的共振峰（也可以理解為該粒子的能譜）也有一定聯絡，而乙個不穩定的粒子，在殼與不在殼之間的界限都是模糊的，連續變化的，於是更不能直接說我初末態高低激發態的氫原子的p一相減就是產生的光子的p。。因為乙個靜止的某種不穩定粒子的能量本身都是有一定範圍可以浮動的。
這大概就是其他回答所說的譜線展寬的各種機制中，自然展寬的機制？
2樓：
題主問的是肉眼，那應該是用分光計看的，那看到的寬度應該是分光計的狹縫寬度和各處的衍射極限。。。
各位說各種展寬的，麻煩算算數量級好嘛
3樓：pipedream
首先回問一下：為什麼沒有寬度就看不見？
正式回答一下：三個原因，自然展寬，都卜勒展寬，壓力展寬。很多書籍說的都很多了，就是壓力展寬大多數教材說的都是糊里糊塗的。
4樓：Chen Ting
主要是兩方面的因素，一是原子激發態具有有限的壽命，其對應的頻率域上的訊號就會有展寬。二是測量儀器也不是理想的，有一定的解析度限制。
1、激發態具有有限的壽命，其對應的頻率域上的訊號就會有展寬。
假設為 指數衰減的時間域訊號
其中 ， 為激發態的壽命。如果我們想要知道它在頻域上的訊號，可以做乙個傅利葉變換，結果為
它的頻譜振幅為
這是乙個所謂的洛倫茲線形。稍微進行一下數值化，結果如下圖所示。
不同壽命的激發態原子的輻射的頻率分布
可以看到壽命越小，對應的譜線寬度越小，當壽命趨向於無窮大時，譜線就是一條理想的線。
2、測量儀器也不是理想的，有一定的解析度限制。
測量的不理想性其實分為兩個方面，分光儀器有一定的解析度，接收儀器也有一定的解析度。
1、對於分光儀器，常用的是光柵，對於單色光而言，其光強分布為
其中 ， 為光柵的縫寬， 為兩條線之間的間距。
在單色光入射情況下，衍射的輪廓大概如下圖所示。
單色光的光柵衍射
從中可以看到，衍射的極大值是有一定的線寬的，也就是，即使是單色光入射，看到的也是具有一定寬度的譜線。
可以證明 ，理論上來說， 在的情況下可以做到，但是這在實驗上是不可能實現的。
2、對於接收儀器，可以用CCD，CMOS等儀器，這些儀器的畫素點數總是有限的。比方說，我接觸過的CCD有1024*1024，1024*256的。2D的CCD是帶了角度分辨的。
假設在乙個視野範圍內看到的頻率範圍 ，畫素數目是 ，頻率解析度就是 。
所以接收儀器的頻率解析度也是有限的。
5樓：
亮線和暗線的寬度是空間強度上的寬度，原子光譜的寬度是光譜尺度，或者說頻率尺度的寬度。這是兩種概念完全不同的「寬度」。至於原子譜線為什麼具有寬度是因為不確定性原理，能量時間也是有不確定度的，所以光子頻率又可以與能量對應，故而輸出頻率也存在不確定度，就是譜線寬度了。
參考：能量-時間的不確定關係如何匯出光譜自然展寬？
6樓：
題目的描述中提到「既然人眼能看見亮線與暗線，那麼就代表亮線與暗線是具有一定的寬度的」，這個論證我不知道對不對，不過原子光譜線客觀上是存在有限寬度的，無論有沒有人眼去觀察。
至於為什麼看起來憑空出現了乙個寬度，需要回顧量子躍遷這個模型本身使用的乙個概念——能級。量子力學裡能級其實已經沒有了，有的只是「電子雲」，電子的概率分布極大值處恰好會對應著經典的能級/軌道。如果考慮了電子概率雲在能級附近的「展寬」，由此得到的光譜自然就不再是 函式，而是某個線型函式，再定義乙個半高全寬的概念，就可以給出具體的譜線寬度。
當然也可以從半經典的角度出發，保留能級的概念，這個時候其它因素也會導致線寬的出現。
首先是自然加寬，這一點源於原子激發態的有限壽命 ，也是量子力學不確定性原理的直接體現。如果原子某能級的自發輻射壽命為 ，對應的自然加寬就是 。
其次是碰撞加寬，通常的發光物質無論是氣態、液態、固態還是等離子態，不可避免地會存在無規律的碰撞，導致原子發出的自發輻射波列發生無規的相位突變，等效於原子激發態壽命的縮短。如果記任一原子與其它原子發生碰撞的平均時間間隔為 ，從激發態躍遷到基態，那麼對應的碰撞加寬為 。
此外還有原子的熱運動導致的都卜勒展寬、固體發光物質中因晶格缺陷等因素造成的非均勻加寬。
7樓：usk d
很多原因啊。首先，真空中原子會和真空光場作用，造成自發輻射，這就會帶來乙個自然展寬。就是 @昭昭 說的那個。
其次，原子有熱運動。把原子的整體運動考慮進去，又要出現乙個展寬，叫都卜勒展寬。
原子之間彼此會發生碰撞，從經典意義上來說，會讓原子發射的光相位發生乙個突變，相當於增加乙個譜線寬度了。這個叫碰撞展寬。
可能還會有一些其他的...記不得了。
8樓：qfzklm
自然線寬就不多說了，那個東西是本徵的，搞不掉。。
實際情況中，由於熱運動，發射出來的譜線總會有都卜勒展寬，然後是接收裝置，CCD和人眼什麼的，又有畫素和感光細胞大小導致的展寬。。
9樓：
考慮乙個保守系（即哈密頓算符 與時間無關的體系），設 時體系的態是哈密頓算符的乙個本徵態 ，對應能量為 ， 滿足
考慮氫原子，如果我們考慮的完全是孤立的氫原子，即它不與外界發生任何作用，則氫原子的態是穩定的，然而，如果現在加上電磁場，則氫原子與電磁場將發生耦合，若此時氫原子處在乙個激發態，則它是不穩定的，它會發出光子躍遷到基態。
即它的初態會有概率衰退到其他狀態。唯像地來看，在以後的某時刻t，體系仍停留在t=0時那個狀態的概率為 ，這是乙個指數分布，它就代表體系躍遷的概率只與當前時刻有關，而與該態的歷史無關，這是很合理的。
現在來計算體系停留在非穩態（就是t=0時那個狀態）的時間的平均值見科恩·塔諾季《量子力學》第一冊.
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