Анализ и моделирование колебательно-вращательных спектров высокого разрешения молекулы двуокиси азота

• Автор: Лукашевская, Анастасия Александровна
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 90 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1 Спектры высокого разрешения N02 в основном электронном

состоянии и их теоретическое моделирование (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1 Молекула Ы

1.2 Теоретическое моделирование спектров высокого разрешения N

1.2.1 Эффективный вращательный гамильтониан для

молекул типа асимметричного волчка

1.2.2 Колебательно-вращательные резонансные взаимодействия

1.2.3 Спин-вращательное взаимодействие

1.2.4 Эффективный гамильтониан для молекулы И02 с учетом колебательно-вращательных резонансных взаимодействий
и спин-вращательного взаимодействия
1.3 Спектры высокого разрешения Ж)2 в основном электронном
состоянии
1.4 Колебательная экстраполяция спектроскопических постоянных
Глава 2 Глобальное моделирование спектров высокого разрешения
молекулы N
2.1 Глобальный эффективный гамильтониан
2.2 Глобальное моделирование центров спектральных линий N
в основном электронном состоянии
2.3 Оператор эффективного дипольного момента. Новая параметризация
этого оператора для молекул типа асимметричного волчка
2.4 Глобальное моделирование интенсивностей спектральных
линий N02 в основном электронном состоянии
2.5 Сравнение двух подходов к параметризации
эффективного дипольного момента
Глава 3 Интерпретация и моделирование спектра высокого
разрешения N02 в диапазоне 7760-7917 см"
3.1 Восстановление параметров спектральных линий из
экспериментальных спектров
3.2 Модель эффективного гамильтониана
3.3 Интерпретация спектра и моделирование центров
спектральных линий
3.4 Моделирование интенсивностей спектральных линий
Глава 4 Создание высокотемпературного банка данных
по спектрам высокого разрешения молекулы N
Заключение
Список используемой литературы
Приложение I. Параметры эффективного гамильтониана молекулы N
Приложение II. Выражения для функций (^>^
Приложение III. Параметры эффективного гамильтониана и параметры резонансных взаимодействий
для состояний {(520), (232), (270), (251), (213), (501)} (см'1)
Введение
Актуальность исследования
Двуокись азота (14М1602) является одним из загрязняющих атмосферу газов. В тропосфере он присутствует в качестве продукта горения органических топлив в воздухе, что приводит к образованию «кислотного дождя» и фотохимического смога. В стратосфере двуокись азота вовлечена в фотохимические реакции, которые отвечают за разрушение озонового слоя в ее средних слоях. Достаточно точные измерения концентраций Ы02 в атмосфере в настоящее время выполняются методами зондирования с использованием спектров этой молекулы в областях 6.2 и 3.4 микрометров, соответствующим наиболее интенсивным колебательным полосам этой молекулы Уз и У1+у3 [1,2]. Поскольку для анализа атмосферных спектров необходимы точные параметры спектральных линий молекулы N02, в литературе были проведены многочисленные детальные исследования ее спектров от микроволнового до инфракрасного (1.2 микрометра) диапазонов длин волн [3-18, и ссылки в этих публикациях]. Теоретические модели, используемые для анализа таких спектров, учитывают особенности этой молекулы. Действительно, 14Н|602, являясь молекулой типа асимметричного волчка, дает в инфракрасном диапазоне спектр с дублетной структурой вследствие наличия спин-вращательного взаимодействия [3,7]. С другой стороны, в зависимости от исследуемого спектрального диапазона для точного расчета центров и интенсивностей спектральных линий И02 необходимо учитывать резонансные колебательно-вращательные взаимодействия. В результате проведенных исследований были получены списки спектральных линий, включающие в себя как центры, так и интенсивности линий. Эти списки для спектральных областей 6.2 и 3.4 микрометров вошли в состав таких баз данных как ШТЯАН [19] и 0Е18А [20]. Но поскольку данные списки линий были созданы для нормальных условий (Т~296 К), они не включают в себя переходы с высоковозбужденных колебательных и вращательных состояний. Это может создать трудности для описания инфракрасных спектров N02 в выхлопах двигателей [21], так как вклад «горячих» полос в эти спектры может быть довольно значительным.
Параметров спектральных линий N02, содержащихся в базах данных НГГЮШ и 0Е18А, недостаточно для описания процессов излучения и поглощения в условиях

К = 1>л + Е^У<У/ + Е + Е г.;«У<УЛУ/’
'укГГ уку1>
/2/2*2/
лу=л -2>/Ч+Х^у.у/+ X 4улу*+ X *>.у/у*уі>
(2.1.4)
Для недиагональных по колебательным квантовым числам операторов мы учитываем только вклады диагональные по вращательному квантовому числу N. Это означает, что учитываемые взаимодействия между различными колебательными состояниями не зависят от оператора спина. Таким образом, для всех недиагональных по V матричных элементов мы имеем АЛ—0.
Рассмотрим операторы резонансных кориолисовых взаимодействий С-типа. Вследствие симметрии матричные элементы этих операторов отличны от нуля только для нечетных значений АК. В настоящей работе мы учитываем только матричные элементы с ДА'=±1 и ДА=±3. Матричные элементы операторов резонансных взаимодействий Кориолиса представлены ниже.
Резонанс Кориолиса первого порядка:
(у, у2 у3ЛГК./|/41)|уі+1у, у3-1ІУА"±1У) = ±^(у1+1)у3[А(Лг + і)-/:(^±і)]х
(2.1.5)
(у, у2 у3 N К У| Я <’>|у, +1 у2 у3 -1N К±3 У) = ±С<1,^(у1+ 1)у3х
(2.1.6)
х^я(яч4)-я(л:±і)][я(я+і)-(а±і)(.к±2)][я(я+і)-(л:±2)(я±з)].
Резонанс Кориолиса второго порядка: