自然线宽

光谱线是在二个能级之间原子跃迁时产生的，它不是无限窄，而是有有限的，相当窄的频率范围。原子谱线没有外界因素的影响时，称自然宽度或自然线宽。

将谱线的强度作为频率υ或波数的函数来表示，就可以得到一条钟形曲线，如概述图所示。谱线宽度一般以δ来衡量，是强度降为最大值一半位置上线的宽度。如右图中所表示的那样，光谱线具有一定的宽度，就称为自然线宽。这种自然线宽是由射线阻尼产生的。

自然线宽含义

经典理论把一个原子看作为一个振荡电偶极子，电偶极子的振荡向其周围空间发射电磁场，而电磁场发射将使振子的能量耗散，于是振荡幅度逐步衰减下来，发射的电磁场强度也因此逐步减弱。

然而，从频谱的角度看来，尽管电偶极子具有固有振荡频率ω₀，但辐射场随时间的衰减表明它不是纯的正弦振荡，而对应着一定的频带宽度，也就是说，电偶极子发射的电磁场不是单一频率的，而是以频率ω₀为中心有一个频率分布，这个频率分布就是自然线宽。

自然线宽计算

谱线具有一定宽度起因于测不准原理(uncertainty principle)：

式中△t是粒子停留在某一能级上的时间。在核磁共振现象中，核磁矩在某能级停留的时间决定于自旋-自旋的相互作用。而这个作用的时间常数是T₂，所以：

而

按上式计算的谱线宽度叫自然线宽。实际谱线宽度远宽于自然线宽，这是因为磁场的不均匀性也对横向弛豫有贡献，因此产生表观横向弛豫时间T₂'，

上式变成：

所以，谱线实际宽度相对自然线宽大为增加。

自然线宽影响因素

根据海森堡(Heisenberg)的测不准关系式：

式中，a为一常数

能级的宽度，以及与此相应的谱线宽度取决于所涉及能级的寿命，而且是成反比的。典型的能级寿命是10秒。

因此，自然线宽由激发态原子的有限寿命(10～10s)来决定。寿命越长，宽度越小。原子激发或吸收的过程，总受一定的外界条件影响，如温度、压力、电场、磁场等，均可使原子谱线的宽度变宽(达10nm左右)。