自然加宽：

在不受外界影响时,受激原子并非永远处于激发态, 它们会自发地向低能态跃迁, 因而受激原子在激发态上具有有限的寿命。这一因素造成了原子跃迁谱线的自然加宽, 自然加宽属于均匀加宽。自然加宽线型函数可以在辐射的经典理论基础上简单而直观地求得。根据经典模型,原子中做简谐振动的电 子由于自发辐射而不断损耗能量, 自发辐射场为E ( t ) =

碰撞加宽：

原子 (分子)之间的无规“碰撞”是引起谱线加宽的另一重要原因。碰撞可以是各种各样的。若激发态原子与基态原子发生弹性碰撞,它们之间交换角色, 其结果是使激发态原子发出的自发辐射波列产生无规的相位突变。激发态原子也可以与其他原子或器壁发生非弹性碰 撞,将自身能量变为其他原子动能, 或给予器壁自己返回基态。这些碰撞过程的结果, 都可等效于激发态原子寿命的缩短,从而使原子谱线加宽。 

假设两次碰撞之间的平均时间为 τc , 两次碰撞之间的平均时间为 τ的几率

其中, P 为气体总气压(单位: Pa) ;α为实验所测得的比例系数 ( 单位: kHz/ Pa )。例如, 对 CO2 气体,α= 49 kHz/ Pa; 对于 H 3 e∶N 20 e 混合气体 (7∶1 ) ,测得 N 20 e 的 α= 720 kHz/ Pa。

气体工作物质的均匀加宽包括自然加宽和碰撞加宽,考虑两种加宽同时存在时, 线型函数可表示为

(3 .2 .16)

对于大多数气体激光器,碰撞加宽宽度远大于自然加宽宽度。只有气压极低时, 自然加宽才是主要的加宽机制。