Эквивалентная ширина

Эквивалентная ширина (англ. Equivalent width) спектральной линии является мерой площади линии на графике зависимости интенсивности от длины волны. Он определяется путём формирования прямоугольника с высотой, равной высоте непрерывного излучения, и определения ширины, при которой площадь прямоугольника равна площади спектральной линии. Это мера силы спектральных особенностей, которая в основном используется в астрономии^[1].

Формально эквивалентная ширина задаётся уравнением:

${\displaystyle W_{\lambda }=\int (1-F_{\lambda }/F_{0})d\lambda }$^[2],

здесь ${\displaystyle F_{0}}$ представляет интенсивность континуума по обе стороны от функции поглощения (или излучения); ${\displaystyle F_{\lambda }}$ представляет интенсивность по всему интересующему нас диапазону длин волн. Тогда ${\displaystyle W_{\lambda }}$ представляет ширину гипотетической линии, которая падает до нулевой интенсивности и имеет «тот же интегрированный дефицит потока из континуума, что и истинный»^[2]. Это уравнение может быть применено как к излучению, так и к поглощению, но применительно к излучению значение ${\displaystyle W_{\lambda }}$ является отрицательным, и поэтому используется абсолютное значение.

Эквивалентная ширина используется в качестве количественной меры силы спектральных характеристик. Эквивалентная ширина является удобным выбором, поскольку формы спектральных характеристик могут варьироваться в зависимости от конфигурации системы, которая создаёт линии. Например, линия может испытывать доплеровское уширение из-за движений газа, испускающего фотоны. Фотоны будут смещены от центра линии, что делает высоту эмиссионной линии плохим показателем её общей силы. С другой стороны, эквивалентная ширина «измеряет долю энергии, удалённой из спектра линией», независимо от уширения, присущего линии или детектора с плохим разрешением^[3]. Таким образом, эквивалентная ширина может во многих условиях привести к измерению числу поглощающих или излучающих атомов^[1].

Например, измерения эквивалентной ширины альфа-перехода Бальмера в звёздах типа T Тельца используются для классификации отдельных звёзд типа T Тельца как классических, так и со слабыми линями^[a][2]. Кроме того, эквивалентная ширина используется при изучении звездообразования в альфа-Лайман галактиках поскольку эквивалентная ширина линии альфа-Лайман связана со скоростью звездообразования в галактике^[5]. Эквивалентная ширина также используется во многих других ситуациях, когда необходимо количественное сравнение между силами линий.

Комментарии

Источники

• «Эквивалентная ширина» в Энциклопедии астрономии Технологического университета Суинберна (англ.)