光譜學與原子物理
生長曲線
常識會說,如果你把某種元素的原子數翻倍,它們造成的吸收線理應增強到兩倍。在一段範圍內確實如此——但也只在一段範圍內。生長曲線,就是那張刻畫一條線的強度(它的等值寬度)隨著吸收原子越來越多而究竟如何變化的圖,它揭示出這種關係會以出人意料的方式拐彎。
它有三個階段。當原子很少時,線很弱,其強度與原子數成簡單正比上升——這是線性段。當原子越堆越多,線的中心暗到了無可再暗,達到飽和,再添原子也幾乎加深不了它;線停止生長,曲線變平——這是飽和段。繼續再堆,線就只能靠壓致展寬把它暗暗的翼向兩側鋪開來生長,於是其強度又緩緩爬升——這是阻尼段,即第三個區段。
這條曲線,是從「我們看到的」到「實際存在的」之間不可或缺的翻譯者。由於「線」與「豐度」之間的關係並非一條直線,你不能僅憑一條線的強度就直接讀出一顆恆星含有某元素多少。生長曲線在每一階段都提供正確的換算,讓天文學家把滿滿一桌測得的等值寬度,轉化為真實而可信的化學豐度。
兩條鐵線的等值寬度可以幾乎相同,儘管其中一條是由多得多的原子造成的——因為那條更強的線已經飽和,正坐在生長曲線平坦的那一段上。
線強對原子數:先上升,再變平,然後又緩緩上升。
飽和的線很棘手:由於它的強度對額外的原子幾乎沒有反應,那裡一個小小的測量誤差,就會換算成所推得豐度上的一個大誤差。所以天文學家只要可能,就更願意用弱的、未飽和的線來「稱量」元素。
又稱
另見