欢迎来到天天文库
浏览记录
ID:39679680
大小:1.74 MB
页数:4页
时间:2019-07-09
《高温下CO分子的振转跃迁光谱》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第33卷,第2期光谱学与光谱分析Vol.33,No.2,pp3003032013年2月SpectroscopyandSpectralAnalysisFebruary,2013高温下犆犗分子的振转跃迁光谱齐新华,苏铁,杨富荣,鲍伟义,陈力中国空气动力研究与发展中心空气动力学国家重点实验室,四川绵阳621000摘要采用近似方法计算了CO分子的总配分函数;利用该分子的偶极矩函数和在Morse近似下的波函数,计算了分子的振转跃迁矩阵元及在常温和高温下的吸收系数。计算结果表明,在常温(296K)和高温下(3000K),计算结果与HITRAN
2、数据库和文献值符合的很好,表明对分子总配分函数和振转跃迁矩阵元的计算是可靠的。并首次计算了CO分子在更高温度(4000和6000K)下的吸收系数。关键词光谱;CO;总配分函数;振转跃迁矩元;吸收系数中图分类号:O433.8文献标识码:A犇犗犐:10.3964/j.issn.10000593(2013)02030004数。由于几乎所有的红外光谱都是在热平衡的条件下观察到引言的,故只需要考察分子在热平衡时在各个不同量子态之间的分布。分子光谱是目前研究分子结构的重要手段之一,不但在11配分函数的计算环境检测与分析、高分子材料、生物
3、技术、燃烧与火焰及医对双原子分子的总配分函数在乘积近似下可表示为[8]学等领域有着广泛的应用,而且在大气物理学和天体物理学犙=犙vib×犙rot(1)中有着非常重要的作用。CO是地球大气层和星际物质中的由玻尔兹曼分布对非谐振子的所有振动态求和,得到振重要组成部分,在各种气体电离的过程中起很大的作用,也动配分函数,即是造成大气污染的主要成分之一。长期以来,人们一直都在犙vib=∑exp[(-犺犮/犽犜)犌(狏)](2)[16]研究,并且越来越重视它。虽然在实验和理论上CO分子狏式中狏为振动量子数,犺是普朗克常数,犮是真空中的光速,已
4、有大量报道,但是大量分子光谱实验测量及理论计算主要是在常温下[46];比较有名的光谱辐射数据库是Rothman犽是玻尔兹曼常数,犜是温度。当犜充分大或犅狏充分小时,等[7]研制的HITRAN分子数据库中最高温度也只能外推到振动转子的转动配分函数可以表示为∞犽犜3000K。近年来,随着航空航天技术及天体物理学和大气物犙狉≈(2犑+1)exp[-犺犮犅狏犑(犑+1)/犽犜]=(3)∫0犺犮犅狏理学等学科的快速发展,对地球大气和行星大气分子光谱的式中犑为转动量子数,犅狏是第狏个振动态的转动常数。所以研究提出了更高的要求,需要极端高温下的
5、光谱数据。目对分子第狏个振动态的第犑个转动能级的分子数目为前,分子光谱的实验测量主要在常温和中等高温下进行,对犖3000K以上这样极端高温下的光谱信息很难通过实验获犖狏犼=exp[(-犺犮/犽犜)犌(狏)](2犑+1)·犙取,而大部分理论计算也主要针对常温和中等高温。本研究exp[-犺犮犅狏犑(犑+1)/犽犜](4)首先计算了分子的配分函数,CO分子的振转跃迁矩阵元,12吸收系数的计算首次报道了该分子在4000和6000K下的高温光谱。一旦计算了总配分函数,就可以利用下面的公式计算吸收系数[8]1计算方法38π2μ=犖狏′犑′犺ω
6、犅狏′犑′,狏″犑″=犖狏′犑′犺ω2狘犚狏′犑′,狏″犑″狘=3犺犮光谱谱线的强度不仅与跃迁几率和频率有关,还与初始8π3(犑)犖狏′犑′犺ω狘犚狏′狏″狘2犔(5)状态中的分子数有关,因此,要从理论上预测强度,除了需22犑+13犺犮要知道跃迁几率之外,还必须知道处在不同初态中的分子式中ω是从低态到高态的跃迁的波数,cm-1;犔(犑)是Hnl收稿日期:20120606,修订日期:20120918基金项目:国家安全重大基础研究计划项目(513420203)资助作者简介:齐新华,1978年生,中国空气动力研究与发展中心助理
7、研究员email:qxh_78@sina.com第2期光谱学与光谱分析301见文献[10]。计算时犕[11],光谱常数均取自文献London因子,对Σ-Σ的振动跃迁,犔(犑)=犑和犑+1分别1=3.067对应犘支和犚支;|犚狏′狏″|2是不同振动态跃迁矩阵元平方,[9]。对多数计算一般采用实验值,本工作采用计算数值。13跃迁矩阵元计算2结果及讨论如果分子在其平衡位置上有一偶极矩,那么,一般说来,在核间距改变时,这个偶极矩也将改变。在一级近似下,为验证计算结果的可靠性,首先将296和3000K下计可以假定偶极矩随着核间距的改变是线
8、性的[9],即算所得的谱线吸收系数与HITRAN数据库进行了对比,见犕=犕0+犕1狓(6)图1和图2。在常温下,计算结果与HITRAN数据库符合得式中犕0是振子在平衡位置上的偶极矩;狓是核间距的改变相当好,且基频与第一泛频相差约两个数
此文档下载收益归作者所有