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光谱线型的研究在大气辐射、天体物理光谱学、等离子体光谱学和分子光谱学等很多物理领域中,有着很重要的理论价值。本文主要从解析分析和计算机随机模拟两个方面对光谱线型进行了深入的探讨。
从理论上研究了光谱线型函数的四种形式及其关系,并以多普勒线型函数为例作了具体分析。基于对洛伦兹和多普勒光谱线型函数理论分析基础上,对Voigt线型函数进行了系统的研究。首先从解析角度对其进行分析,结果表明,Voigt线型函数的最大值由多普勒和洛伦兹线型函数的半宽度决定,与中心频率无关,且比洛伦兹和多普勒线型函数的最大值都小,提出了一种由Voigt线型函数的最大值和半宽度得到洛伦兹与多普勒线型函数的方法。
利用蒙特卡罗方法对洛伦兹,多普勒和Voigt线型函数进行了随机抽样模拟,很好地得到了线型曲线。对我们提出的由Voigt线型函数的最大值和半宽度得到洛伦兹与多普勒线型函数的方法,利用蒙特卡罗方法进行了验证。
针对多普勒线型中出现频率负值的情况,从解析分析和随机模拟两个方面进行了系统研究。分析了放电粒子的麦克斯韦速率分布律,利用粒子速率与动能之间的关系,对其进行了考虑相对论效应的修正,并对修正前后的多普勒线型函数进行了对比分析。