Главная » 2014»Август»27 » Скачать Метод и некоторые результаты решения обратной спектроскопической задачи для молекул низшей симметрии. Ушакова, Галина Александровна бесплатно
10:55 PM
Скачать Метод и некоторые результаты решения обратной спектроскопической задачи для молекул низшей симметрии. Ушакова, Галина Александровна бесплатно
Метод и некоторые результаты решения обратной спектроскопической задачи для молекул низшей симметрии
Диссертация
Автор: Ушакова, Галина Александровна
Название: Метод и некоторые результаты решения обратной спектроскопической задачи для молекул низшей симметрии
Справка: Ушакова, Галина Александровна. Метод и некоторые результаты решения обратной спектроскопической задачи для молекул низшей симметрии : диссертация кандидата физико-математических наук : 01.04.05 Томск, 1984 263 c. : 61 85-1/1235
Объем: 263 стр.
Информация: Томск, 1984
Содержание:
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I МЕТОД РЕШЕНИЯ ОБРАТНОЙ СПЕКТРОСКОПИЧЕСКОЙ
ЗАДАЧИ
Введение
§ II Изолированное колебательное состояние II
§ 12 Случай взаимодействия нескольких колебательных состояний
§ 13 Оценки спектроскопических постоянных
ГЛАВА П ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОБРАТНОЙ СПЕКТРОСКОПИЧЕСКОЙ ЗАДАЧИ
Введение
§ 21 Алгоритм и блок-схема решения обратной спектроскопической задачи
§ 22 Построение матрицы регрессии
§ 23 Выбор модели гамильтониана
ГЛАВА Ш АНАЛИЗ СПЕКТРОВ ПОГЛОЩЕНИЯ S Q,, НДО
ОБРАТНАЯ СПЕКТРОСКОПИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА ДЛЯ
Введение
§ 31 Фурье-спектр сверхвысокого разрешения
32 16 т молекулы S Ог в районе 1055-2000 см
§ 32 Анализ спектра высокого разрешения дейтерозамещенного водяного пара (НДО) в диапазоне 8558-8774 см""*
§ 33 Определение спектроскопических постоянных для второй пентады колебательных состояний (031),(III),(130),(210),(012) т ft молекулы Н? 0
Введение:
Все задачи математической физики можно разбить на два класса: прямые и обратные. К прямым задачам относятся задачи отыскания следствий заданных причин, к обратным - задачи обращения причинно-следственной связи. Под обратной спектроскопической задачей обычно понимают круг вопросов, связанных с проблемами анализа колебательно-вращательных спектров молекул, а именно:
• интерпретация спектров;
• извлечение количественной информации о параметрах молекулы, характеризующих ее спектр в определенных интервалах шкалы длин волн;
• извлечение количественной информации о фундаментальных параметрах таких, как структурные параметры, параметры внутримолекулярной потенциальной функции, параметры дипольного момента и ряд других величин.
Колебательно-вращательные спектры молекулы являются наиболее полным и надежным источником информации о ее физических свойствах и внутренних состояниях. Спектроскопическая информация, полученная из анализа колебательно-вращательных спектров молекул, необходима для решения многих прикладных задач атмосферной оптики, лазерной локации, переноса излучения через поглощающие среды, лазерной оптики, расчета термодинамических функций веществ и констант равновесия химических реакций. В частности, параметры, описывающие спектральные линии и определяемые из экспериментальных данных, позволяют аппроксимировать в рамках выбранной модели гамильтониана спектр молекулы в исследуемых диапазонах. Более того, они служат исходной информацией для определения физических характеристик молекулы таких, как структурные постоянные, внутреннее силовое поле и межмолекулярный потенциал, электрические и магнитные моменты и т.д., достоверность которых зависит от точности и надежности спектроскопических постоянных. Предметом наших исследований являются колебательно-вращательные спектры молекул низшей симметрии.
Спектры высокого и сверхвысокого разрешения содержат чрезвычайно много линий, которые для молекул типа асимметричного волчка имеют случайное расположение. Помимо этого, в спектрах молекул, находящихся в высоковозбужденных колебательных состояния^, наблюдаются сдвиги энергетических уровней, что вызвано взаимодействием с другими колебательными состояниями. Для описания таких спектров необходимо учитывать не только центробежные постоянные и возмущения высоких порядков, но и резонансные постоянные. Это значительно усложняет численную реализацию методов, позволяющих извлекать количественную информацию о спектроскопических постоянных из экспериментальных данных. В связи с этим становится очевидной актуальность исследования в направлении развития новых и модификации известных методов решения обратной спектроскопической задачи для молекул типа асимметричного волчка.
Решение обратной спектроскопической задачи для молекул типа асимметричного волчка обычно находится в результате применения некоторого итерационного процесса. При этом алгоритм решения в целом должен удовлетворять следующим условиям:
• быть экономичным как с точки зрения сокращения времени счета, так и использования оперативной памяти ЭВМ;
• не быть чувствительным к выбору начального приближения.
Целью данной работы являются:
• развитие и обоснование метода решения обратной спектроскопической задачи, в основе которого лежит идея, предложенная Кирхгофом (1972 г.);
• разработка алгоритмов и создание пакета программ, реализующих этот метод для случаев как изолированного, так и взаимодействующих колебательных состояний;
• применение разработанных метода и расчетных схем к анализу реальных спектров высокого разрешения ряда молекул типа асимметричного волчка.
На защиту выносятся следующие основные положения и результаты:
1, Метод, идея которого предложена Кирхгофом, позволяет решать обратную спектроскопическую задачу не только для тяжелых,но также и для легких молекул типа асимметричного волчка с учетом не только квартичных, но и центробежных постоянных более высокого порядка, а также позволяет учитывать наличие резонансных взаимодействий в молекуле.
2. Разработанные алгоритмы и созданный пакет программ позволяют осуществить численную реализацию предложенного метода решения обратной спектроскопической задачи в случаях как изолированного, так и с учетом взаимодействия нескольких колебательных состояний, в частности:
• для второй пентады колебательных состояний (031), (III), (130), (210), (012) HgO определить спектроскопические постоянные;
• впервые провести анализ спектра поглощения высокого разрешения паров НДО в районе 8558 - 8774 см* и определить спектроскопические постоянные колебательного состояния (012) НДО;
• выполнить анализ Фурье-спектра высокого разрешения
32 J D, в спектральном диапазоне 1055 - 2000 см"* и уточнить спектроскопические постоянные колебательных состояний (000), (001), (100) молекулы сернистого газа.
Научная новизна работы заключается в том, что для молекул типа асимметричного волчка расширены границы применимости подхода Кирхгофа к решению обратной спектроскопической задачи, и на основе его создан пакет программ для ЭВМ БЭСМ-6. Метод и его практическая реализация на ЭВМ позволили:
• впервые определить спектроскопические постоянные второй пентады колебательных состояний (031), (III), (130), (210),(012) Н20;
• интерпретировать впервые зарегистрированный с высоким разрешением (ИОА СО АН СССР) спектр поглощения паров НДО в диапазоне 8558 - 8774 см""*, и впервые определить спектроскопические постоянные колебательного состояния (012) этой молекулы;
• провести анализ впервые зарегистрированного (лаборатория ИК излучения, Орсэ, Париж) Фурье-спектра сверхвысокого разрешения nr ,6п Т
О иг в спектральном диапазоне 1055 - 2000 см , и определить высокоточные значения для спектроскопических постоянных колебательных состояний (ООО), (001), (100) S0?.
Одним из важных этапов исследований, выполненных в работе, является разработка алгоритмов и создание пакета программ,решающих обратную спектроскопическую задачу для молекул типа асимметричного волчка на основе развитого метода. Созданные программы могут быть использованы при интерпретации спектров поглощения, вычислении интенсивноетей линий, частот переходов, решении прямой и обратной спектроскопических задач для любых молекул типа асимметричного волчка.
Результаты исследования спектров поглощения высокого и сверхвысокого разрешения молекул НДО и S02 соответственно могут быть использованы в прикладных задачах атмосферной оптики, лазерной локации, для пополнения банка спектроскопической информации атмосферных и загрязняющих атмосферу газов, а также при детектировании газов в атмосферах планет и межзвездной среде, для решения ряда задач газоанализа и распространения монохроматического излучения через поглощающие среды.
Спектроскопические постоянные колебательных состояний (ООО), (001), (100)32УвО,, (012) ВДО, (031), (III),(130),(210),(012) HgO могут быть использованы для уточнения структурных параметров соответствующих молекул и параметров внутримолекулярной потенциальной функции, а также для расчета интенсивноетей линий и частот переходов в колебательно-вращательных спектрах этих молекул.
Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и приложения.
