穆斯堡尔谱-穆斯堡尔效应2

与原子核发射γ光子相同，处于基态的同类原子核吸收γ光子时也会发生反冲作用，且具有相同大小的反冲动能。因此，要使γ射线能被能级间隔为ΔE的原子核吸收，入射光子的能量应为Eγα=ΔE+ER=ΔE+ (ΔE)²/ 2M_Rc²。这样，同一激发态的γ射线发射谱线和吸收谱线就会相差2ER=2 (ΔE)²/ 2M_Rc²。

通常，激发态的能级是围绕某些确定值的某种能量分布。即每个能级都有一定的宽度。最简单的一种分布是洛仑兹分布，它表示成如下形式：

式1 洛伦兹分布公式

式中，I(E)为能量分布密度，A_I为能量密度最大值，即峰值;E₀为密度最大值对应的能量值，Γ为密度为其峰值一半处对应的能量宽度，定义为能级的宽度。此宽度是核本身所具有的，亦称自然宽度。对应于式1的能量分布如图2所示。

图2 能级宽度和能量分布示意图

另一方面，原子发射的光谱线具有一定宽度。这是因为处于激发态的原子，其能量并不是一个完全确定的数值，而是有一定的发散；同样处于各种激发态的原子核，其能量也不是完全确定的，它的能级也有一定宽度。根据不确定关系，某个能级的自然宽度Γ和原子核处于该能级的平均寿命τ之间有关系式Γ·τ=ħ（其中，ħ为约化普朗克常数）。可见，激发态的平均寿命越长、能级宽度就越窄，稳定原子核基态的寿命τ趋近于无穷大，所以只有稳定原子核的基态才有完全确定的能量。

[1]赵旭光. 穆斯堡尔效应原理及其应用[J]. 现代物理知识, 2006, 18(4):3.

[2]张宝峰. 穆斯堡尔谱学.