Введение к работе
Актуальность темы. Исследования спектров, индуцированных межмолекулярными взаимодействиями, представляют собой обширный раздел спектроскопии, находящий применение в физике и химии газов, жидкостей и твердых тел, нелинейной оптике, физике атмосферы и астрофизике. В основном литература по этой тематике относится к исследованию колебательно - вращательных спектров поглощения молекул, а электронные индуцированные переходы пока мало изучены. Одним из наиболее важных объектов исследования спектроскопии межмолекулярных взаимодействий в области электронных переходов являются полосы поглощения кислорода, расположенные в ИК, видимой, УФ и вакуумной УФ области.
В последнее время особое внимание уделяется получению количественных данных о сечениях поглощения кислорода в области фотодиссоционного континуума Герцберга (200 - 242 нм). Внимание к исследованию поглощения кислорода в области фотодиссоционного континуума Герцберга в первую очередь обусловлено тем, что кислород является основным фотоактивным компонентом атмосферы, а поглощение им солнечной радиации в области 200 - 242 нм приводит к появлению атомов кислорода в триплетном *Р состоянии, концентрация которых определяет эффективность химических реакций образования молекул озона. На основании многочисленных исследований было установлено, что образование озона идет через возбуждение молекулы кислорода в так называемые полосы Герцберга І, П и III. Показано, что это возбуждение происходит как в свободных молекулах кислорода, так и в столкновительных комплексах ( - ( или Ог - X, где X - атом или молекула буферного газа.
Изучение поглощения кислорода в области фотодиссоционного континуума Герцберга интересно и с точки зрения построения модели, адекватно описывающей протекающие в атмосфере физико-химические процессы. Для построения вертикального профиля атмосферы желательно знать не только величины бинарного коэффициента поглощения различных пар Ог - X, закономерности их изменения в зависимости от свойств X, но и
ШВбЗЦ"
ЗД Г:1 in t
и для развития
'ШЙШШіЧУ1' "«ведение. Такие
теории интенсивности индуцированных электронных переходов, поскольку из хода температурной зависимости интенсивности индуцированного перехода в рамках принятой физической модели можно найти электрооптические параметры функции дипольного момента перехода.
Цель и основные задачи работы. Целью настоящей работы является
исследование влияния межмолекулярного взаимодействия на интенсивность индуцированного поглощения чистого кислорода и его бинарных смесей с буферными газами в области фотодиссоционного континуума Герцберга. Данное исследование предполагает решение следующих основных задач: а) получить и проанализировать данные о бинарном коэффициенте поглощения пар ( — Ог> Ог-АгиОг-^в широком температурном диапазоне от комнатной температуры до 120 К; б) определить электрооптические параметры функций дипольного момента перехода для индуцированной полосы Герцберга Ш в парах ( — О2, ( - Аг и О2 — N2, используя полученные температурные зависимости интенсивности этой полосы в соответствующих парах
Научная новизна работы состоит в следующем:
Впервые получены величины бинарного коэффипиента поглощения пары Ог - ( в области фотодиссоционного континуума Герцберга в интервале температур 295 - ПО К. Обнаружено, что индуцированное поглощение пары ( - ( в области 200 - 215 нм кроме поглощения в полосе Герцберга Ш содержит дополнительный вклад.
Впервые получены величины бинарного коэффипиента поглощения пар ( - Аг и ( — N2 в области фотодиссоционного континуума Герцберга в интервале температур 295 -120 К.
Определены вид и электрооптические параметры функций дипольного момента перехода индуцированной полосы Герцберга Ш кислорода для взаимодействующих пар ( - Ог, ( - Аг и Ог — N2 через температурные зависимости бинарных коэффициентов поглощения для соответствующих пар.
Практическая ценность работы. Полученные в широком температурном диапазоне количественные данные о величинах бинарного коэффициента поглощения в области фотодиссоционного континуума Герцберга для взаимодействующих пар ( — О2, О2 - Аг и ( — N2 могут быть использованы для решения прикладных задач физики атмосферы, связанных, например, с построением модели вертикального профиля распределения озона в атмосфере Земли, дистанционным лазерным зондированием атмосферы, а также для развития теории интенсивности индуцированных электронных переходов.
Основные положения, выносимые на защиту:
Индуцированное поглощение кислорода в области фотодиссоционного континуума Герцберга в парах ( — Ог, Ог - Аг и Ог — N2 обусловлено в основном поглощением в полосе Герцберга III кислорода. В паре Ог — Ог в области 200 - 215 нм кроме поглощения в полосе Герцберга Ш наблюдается дополнительный вклад в индуцированное поглощение.
Величины бинарного коэффициента поглощения в полосе Герцберга Ш кислорода в парах Ог — Ог, ( — Аги Ог — N2 непрерывно увеличиваются при понижении температуры. При понижении температуры от комнатной до 120 К величины бинарных коэффициентов поглощения увеличиваются на 30 %, 45 % и 40 % в парах ( — О2, О2 - Аг и Ог — N2, соответственно.
Экспериментально полученные температурные зависимости бинарного коэффициента поглощения для пар Ог — Ог, Ог - Ат и Ог - N2 могут быть описаны теоретически с функцией дипольного момента перехода, в которой короткодействующая часть представлена в экспоненциальной форме, а дальнодействующая часть описывает дисперсионные взаимодействия.
Апробация работы и публикации. Основные результаты
диссертационной работы докладывались на международных симпозиумах
International Radiation Symposium "Current Problems in Atmospheric Radiation"
(Россия, С.-Петербург, 2000), Weakly Interacting Molecular Pairs:
Unconventional Absorbers of Radiation in the Atmosphere (Франция, Фонтевро, 2002), XIV International Symposium on High Resolution Molecular Spectroscopy (Россия, Красноярск, 2003), XI международный симпозиум "Оптика атмосферы и океана" (Россия, Томск, 2004) и опубликованы в 4 статьях и 3 тезисах.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, приложения и списка литературы, содержащего 70 наименований. Объем диссертации составляет 120 страниц, включая 43 рисунка и 33 таблицы.
