Исследование уширения и сдвигов линий поглощения H2 O в видимой области спектра тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

РГо ОА

~ I) ¿^йЛ

" ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РФ ГО ВШПЕЫУ ОБРАЗОВАНИЮ ТОМСКИЙ ЛЭСУдаРСТВЕННШ УНИВЕРСИТЕТ Ш.В.В.КУВШПШ

На правах рукописи УДЦС 539.194

Лазарев Владимир Валентинович

СЛЕДОВАНИЕ УШИРЕНИЯ И СДВИГОВ ЛШЩИ ПОГЛОЩЕНИЯ Н20 В ВЩМОЯ ОБЛАСТИ СПЕКТРА

Специальность 01.04. (Б - ОПТИКА

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-ыатенатическш: наук

ТОМСК - 1ЭЭЗ

Работа выполнена в Институте Оптики Атмосферы СО РАН.

Научный руководитель: доктор физико-математических наук.

профессор Пономарев Ю.Н.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук

Майер Г.В. кандидат Физико-ыатеыатических наук Капитанов В.А.

Ведущая организация: Новосибирский Государственный Университет

им.Лен-тнского Комсомола. г.Новосибирск

Защита состоится .1993 г. в 14 час. 30 мин.

на заседании специализировашого совета К 063.53.03 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук в Томской Государственной Университете ии.В.В .Куйбышева Сг.Тонек,В34010. пр.Ленина, 38, ауд.031, Спорткорпус ТТУ)

С диссертацией мояно ознакомиться т библиотека Института Оптики Атмосферы.

Автореферат разослан

1993 г.

Ученый секретарь специализирог тнного Совета кандидат физико-математических наук

Дейкова Г.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ

Актуальность исследований. Исследования ширин и сдвигов линий поглощений водяного пара посторонними газами являются актуальная! для изучения физики взаимодействия атоыов и молекул в газах, динамики столкновений и для определения электроолтических характеристик. например поляризуемости молекул в возбунденных состояниях. Информация о ширинах (г) и сдвигах (<*) линий Н^О. кроме того, необходима для совершенствования методик расчета распространения узкополосного оптического излучения в атмосфере, повышения точности зондирования влажности лидараыи дифференциального поглощения. Неучет сдвига линий поглощения Н20, по которой ведется настройка лазерной частоты в методе дифференциального поглощения, может приводить к систематическим погрешностям при восстановлении концентрации водяного пара на вчсотах 15-20 кы от 30 до 100 Количественная информация об упмрении и сдвигах спектральных линий Н20 такими легкими газами, как Не и Н2, может быть использована для оценок сечений столкновения колебательно-возбузденных молекул Н^О с основными газовыми составляющими звездных атмосфер - атомами Не и молекулами Н2 и для изучения процессов светоиноуцированного дрейфа в звездных атмосферах и ыеззвездноы пространстве.

Экспериментальные исследования уширения колебательно-вращательных линий поглощения водяного пара азотом, кислородом и воздухом выполнен для большого числа линий в среднем и ближнем ИК. а так&е видимом диапазонах спектра, общее число линий, для которых измерены ширины, превышает тысячу tl.2 . Измерений сдвига линий значительно меньше и выполнены приблизительно для 600 линий, расположенных в различных колебательно-вращательных полосах [ 2] .

Для водяного пара зависимость от температуры коэффициентов уширения собственным давлением и давлением посторонних газов исследовалась экспериментально, в основном, для линий микроволнового диапазона и среднего ИК. В то аэ враля температурная зависимость уширения и сдвига для высоковозбуяденных колебательных состояний HjjO почти не изучалась - имеются единственные измерения в условиях уширения воздухом и собственным давлением для двух температур в видимой области спектра Г 3.41 .Также редки целенаправленные и одновременные измерения зависимостей ширины и сдвигов линий Hft

- А- -

от изменения свойств и характеристик уширяющих газов (как атомарных. так и молекулярных), а так не их вариаций, связанных с изменением давления и температуры уширяющего газа. Цельт работы ячляется:

1. Исследование ширин и сдвигов линий поглощения НдО полосы "^З^ в сыес.ях с атомарными и молекулярными газами в зависимости от свойств и характеристик уш^щих частиц, таких как поляризуемость атомов и постоянный электрический момент ыолекул.

2. Отработка методики измерений температурных зависиыостей ширины и сдвига линий поглощения на двухканальноы оптико-акустическом спектрометре, включая анализ источников случайных и систематических погрешностей.

3. Измерения температурных зависимостей ширин и сдвигов линий поглощения Н£> полосы двухатомными молекулярными газами.

Научная новизну работы заключается в следующем.

1. Измерены абсолютные значения ширин И сдвигов линий поглощения Н^Э полосы 1>1 + 3>з. обусловленные столкновениям с атомами и молекулами буферного газа. Исследована зависимость г и <5 от поляризуемости атомов инертных газов и величины квадрулольного момента возмущающих молекул.

2. Впервые экспериментально зарегистрирована нелинейная зависимость сдвига линий поглощения Н20 давлением Н2-

3. Впервые обнаружен узкий интервал неустойчивости резонансного типа в температурной зависимости г и <5 колебательно-вращательной линии Н20 при уширении водородом. '

А. Проведены измерения температурной зависимости ширины и сдвига линии Н^), уширенной воздухом, используемой в качестве реперной при зондировании влажности.

Достоверность результатов работы обеспечивается воспроизводи--иостыо результатов измерений, выполненных в контролируемых условиях, и их совпадением с данными независимых измерений, результатами расчетов, выполненных для исследуемых ыолекул. Все экспериментальные данные получены с использованием двухканальной ыетодики. дающей наилучшие результаты при исследования законо-церностей изменения параметров контуров спектральных линий. Научное и практическое значение результатов работы. Полученные в диссертации результаты уточняют возыоаность при-

нежности теории Андерсона-Цао-Карната-Фроста (АЦКФ) и стимулируют ее дальнейшее развитие для описания ширин и сдвигов при уширениии легкими молекулами. Количественная информация о ширинах и сдвигах линий Н^О использована для определения поляризуемости ыолекул Н^О в возбужденной состояниях и представляет практический интерес для определения сечения столкновений возбужденной молекулы Н^О с буферными газами.

Измеренные значения ширин и сдвигов линии Н^О при уширении воздухом и собственным давлением, а. такке их температурная зависимость позволяют значительно повысить точность априорной информации, используемой для восстановления профиля влажности при зондировании атмосферы методом дифференциального поглощения, -и повысить точность расчетов изменения характеристик лазерных пучков в атмосфере.

Основные зачищаемые полоаерчгя.

1. Совокупность экспериментальных данных, полученных в диссертацп по ушрению и сдвигам линий поглощения Н^О атомарными (Не .Не Лг,

{г ,хе) и молекулярными СМд.Од.СОд.Н^О,воздух, ацетон) подтверждают применимость теории Андерсона-Цао-Кэрната-Фроста для описания всех особенностей поведения ширины и сдвига, включая зависимости от-поляризуемости или величины электрического момента уширяющей частицы.

2. Экспериментально показано существование качественно новых эффектов в формировании контуров спектральных линий легких водородо-содеркащих молекул (например Н20) при столкновениях с водородом, в частности обнаружены два ранее неизвестных эффекта: -нелинейная зависимость сдвига линий поглощения Н-р давлением Н2; -возмущение резонансного типа, наблюдаемое для температурной зависимости ширины и сдвига линии поглощения Н^О уширенной Нд,

Апробзшя работы. Результаты исследований по теме диссертации докладывались на: Тх Всесоюзном симпозиуме по спектроскопии высо-сого и сверхвысокого разрешения (Якутск, 1989г. ); £ Всесоь^ном Син-тозиуме-Школе по молекулярной . спектроскопии высокого разрешения [Омск, 1991); Ц Симпозиуме-Школе по молекулярной спектроскопии зысокого разрешения (Москва-Нижний Новгород, 1393): хГГ.ПИ Коллок-зиунах по молекулярной спектроскопии высокого разрешения (Дияон, >ранция,1991; Риччон.Италия.1993); х£ Международной конференции по тазерному зондированию (Томск, 1990);хТТ Международной конференции

по инфракрасной спектроскопии высокого разрешения (Добриж, Чехо-словавакия.1992)

. Основное содержание диссертации опубликовано в работах Т 1-133 . Структура и обьем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав,•заключения, списка литературы; включает в себя 91 страницу машинописного текста, 39 рисунков, 10 таблиц и библиографию из 95 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обсуждается актуальность темы. ставится цель и задачи исследования, дается общая характеристика работы и формулируется основные защищаемые положения.

, В первой главе описывается техника даухканального олтико-акус-тического (0А) метода регистрации поглощэтельной способности водяного пара с перестраиваемым лазером на рубине и методика измерения параметров контура линии поглощения (ширина и сдвиг).

В первой параграфе приводи, ся краткий обзор методов и аппаратуры для измерения ушрения и сдвигов линий поглощения Н20 в видимой и Ж области спектра. Анализ работ разных авторов позволил установить, что экспериментальные исследования уширения и сдвигов линий поглощения НдО выполнены в основном при уширении азотом, кислородом и воздухом и показал на необходимость целенаправленных исследований зависимости уширения и сдвигов линий НдО от изменения свойств и характеристик различных уширявших газов.

Во втором лараграфе дано описание конструкции двухканального ОА-спектронетра: перестраиваемого узкополосного лазера на рубине, оптико~а::устического приемника (ОЛП), широкополосного микрофонного усилителя, системы приготовления и контроля параметров исследуемой газовой сыеси, аппаратуры для регистрации ОА-сигналов и характеристик лазерного излучения. В перестраиваемом лазере на рубине для получения узкополоснок генерации с хорошо воспроизводимыми характеристиками использовался модулятор добротности на основе кристалла ЬГ с ¥+2 центрами окраски и двухпластинчатый резонансный отражатель. а в ре 12-й!е свободной генерации в качестве резонансного отракателя использовалась стопа СТ2-03, состоящая из трех пластин с толщиной каждой 5 мн. В заключении приведены технические характеристики двухканального ОА-спектрометра.

В третьей параграфе рассматриваются особенности методики измерения параметров контура линии поглощения *. г и с помощью двух-капалыюго ОА-спектрометра: две ОА-ячейки располагались послед'ова-вательно одна за другой на оси лазерного луча. В эксперименте одновременно регистрировался контур линии поглощения чистого водяного пара при налом давлении с несмещенной центральной частотой в одной ячейке и контур той же линии, уширенный и сдвинутый дав лешем постороннего газа - в другой ячейке. Столкновительная ширина линии поглощения и значение коэффициента уширения определялись из измеренной во второй 0А- ячейке ширины контура линии поглощения Н-р. Величина сдвига определялась непосредственно по смещению максимума контура линии поглощения Н^Э в смеси с буферным газом относительно максимума контура линии поглощения водяного пара при налом давлении. Для обработки экспериментальных результатов использован алгоритм подгонки измеренного по точкам экспериментального контура к фойгтовскому.

Произведена оценка общей погрешности измерения сдвига максимума контура линии поглощения в одной из ОА-ячеек относительно положения максимума контура линии поглощения в другой ОА-ячейке величина. которой составила ¿2 По результатам измерения сдвига линии Н^р собственным давлением оценено разрешение экспериментальной аппаратуры при регистрации сдвига изолированной линии поглощения: R= 0,003 см~", при этом-аппаратная функция спектрометра вносит незначительные погрешности 0^-2 %) в измеряемый контур линии поглощения.

- В четвертом параграфе численными методами выполнен анализ влияния немонохроматичности лазерного излучения на измерения сдвигов линий поглощения для двух различных типов лазерных спектрометров: двухканального ОА-спектрометра и двухканального лазерного спектрофотометра ССФ) с бугеровсккш! кюветами. Анализ показал, что при определении сдвига центра линии поглощения погрешность ьозрастает с ростом давления как для ОА. так и для СФ измерений. Погрешность определения полуширины - того же порядка, но при СФ измерениях с ростом давления возникает систематическая ошибка, выходящая за ранки среднестатистического разброса, которая приводит к занижению значения полуширины при давлении газа Р=7Б0 Topp приблизительно на 10 х.

В пятой параграфе дано описание конструкции разработанного температурного ОАП и рассматриваются особенности измерений и основные источники погрешностей при измерении температурной зависимости уширения и сдвига. В разработанном температурном ОАП использована конструкция микрофона, при сборке которого не применялся клей, чтобы избегать влияния примесей при нагревании. При этом микрофон находился непосредственно в тепловом контакте с исследуемой средой. Поскольку датчики давления находились при комнатной температуре и вне температурного ОАП, были пров'едены тестовые измерения ширины и сдвига линии поглощения Н20 при уширении воздухом, обусловленные изменением давления газовой снеси в температурной ОА-ячейке при нагревании. Результаты тестовых измерений показали, что ошибки при измерении ширины и сдвига, связанные с изменением давления исследуемой смеси при нагревании не выходят за пределы ошибок измерений, определенные при измерении ширины и сдвига при комнатной температуре. В заключении приведены технические характеристики температурного ОАП и результаты тестовых испытаний.

Во второй главе приведены результаты экспериментальных исследований уширения и сдвига линий поглощения Н^О давлением атомарных и молекулярных газов, выполненные при комнатной температуре. Исследования проводились с целью проследить связь между величиной ширины и сдвига линий и электроогггическиш характеристиками (поляризуемость. электрический момент) атомов СНе.Ые.Аг ,У.Г ,Хе), малых молекул О^.Од.СОд). а также Н^О и ацетоном (СН3~СО-СН3) -газами диполышх молекул. .

В первом параграфе кратко рассматривается теория уширения. в ударном приближении, причем основное внимание уделяется теории АЦКФ и обсуждаются основные физические предпосылки и приближения. этой теории. Приводятся основные формулы для коэффициентов уширения и сдвига.

Во втором параграфе изложены результаты экспериментальных измерений ширины и сдвигов линий поглощения Н^р давлением молекулярных газов, имеющих постоянный квадрупольный момент. Вначале приводится общая характеристика спектра поглощения Н^Э в области генерации лазера на рубине. Лазеры на рубине, применяемые в зондировании вертикальных профилей влажности на основе явления резонанс-

ного поглощения работают в небольшой спектральном интервале 1439714-405 сы~*. который соответствует плюсовой температуре активного элемента, В этот интервал входят три линии поглощения Н^О: 14397,3838; 14400,3280: и 14400,7820 си-1, которые используются в качестве реперных при лидарных измерениях влаяности в атмосфере.

Результаты измерений коэффициентов уширения и сдвига линий Н^О давлением Н^.Од и СОд приведены на рис.1 в виде графиков зависимостей г и б от квадрулольного момента уширяющей молекулы. Анализ экспериментальных результатов показывает, что: -при ушрении контура колебательно-врашательной линии Н^О молекулами, обладающих собственным квадрупольныы моментом, сдвиг центра линии поглощения имеет отрицательный знак? . .

-при уширении молекулами с постояннш квадрупольным моментом коэффициент уширения растет, а коэффициент сдвига уменьшается при возрастании величины квадрулольного момента уширяющих молекул для всех трех измеряемых линий. Это означает, что ушрение в большей степени определяется электростатической часть» потенциала (ди-. поль-квадрупольное взаимодействие), а сдвиг линии- поляризационной частью, так как именно она в данном случае вносит отрицательный вклад в сдвиг.

-для случая уширения кислородом сдвиг центров трех линий имеет одну и ту не величину, а при уширении С02 отличие в величинах сдвига трех линий максимально. Это нонет быть обьяснено тем, что с увеличением к^адрупольногст момента молекул растет вклад в сдвиг диполь - квадрулольного взаимодействия, и как следствие этого в большей степени проявляется зависимость от частоты перехода' -при ушрении воздухом измеренные значения гвоэл И £вом хорошо согласуются' с соответствующими значениями, полученными по эмпирическим формула

гтом=0.7»'М2 + 0,21 г02 (1)

-5товя^0.795М2 + 0.21<5°2 (2)

В третьем параграфе излагаются результаты исследования ушире-здя и сдвига линий Н^Э при уширении инертньыи газами СНе,Ые.Аг, '.г ,Хе). Уширение инертными газами линий Н^О представляет большой штерес. поскольку атоаы инертных газов не обладают мультипольными юыентами. и при взаимодействии с молекулой Н^О уширение и сдвиг >пределяются поляризационной частью потенциала. На рис.2 показана

- ю -

-(¡•Ю^см-1 ^.Ю3,см~Г

Рис.1. Зависимость сдвига С*) и столкновительного уширения (г)

линий поглощения Н£0 14400.7820 сы"1 С-). 14400.3280 а.Гх(--).

14397.3633 ш-1 С-—) от величины квадрупольного момента

ушряших газов

Рис.2. Зависимость сдвига С6 ) и столкновительного уиглрения Сг) линии поглощения Н20 (4=14397.3633 ал"1) от поляризуемости атомов уширяющих инертных газов.

эвисимость' ширины и сдвига от поляризуе_ости инертных газов. ээффициенты сдвига и столкдавительного уширения неодинаковым ;разоы зависят от поляризуемости («) атомов инертных газов. Если шиошость г от « близка к линейной, то & от а - имеет степенной ¡рактер.

В четвертом параграфе представлены результаты измерений ширины сдвига линий поглощения Н^О собственны« давлением и давлением [етона ССН3-СО-СН3) - газами дипольных молекул. Сдвиги линий погашения Н-О давлением полярных молекул качественно отличается от [вигов давлением неполярных молекул: коэффициенты сдвигов могут гть как положительные, так и отрицательными и иметь нулевое знание. Знак сдвига центров линий Н-/) давлением полярных молекул к

0 величина определяются эффективностью диполь-дштольного аимодействия.

В пятой параграфе приведен сравнительный анализ эксперимен-льных данных, полученных на двухканальном ОА-спектрометре с спериыентальныии измерениши. выполненными другими авторами на зличных лазерных спектрометрах и спектрофотометрах для аналогич-х исследуемых газовых смесей. В результате анализа показано, что ектроскопические данные. по!лученные на двухканальном ОД-спектро-тре хорошо согласуются с даннши независимых измерений, а также зультатани расчетов, выполненных для исследуемых молекул. Знания измеренных коэффициентов столкновительного уширения Cr) и вига С<5) линий HgO. измеренные при комнатной температуре введены в таблице 1.

В третьей главе изло&ены результг i исследований уширения и зига линий поглощения Н^О при.уширении водородом и воздухом и их зисшости от давления и температуры уширяющего газа.

В первом параграфе представлены результаты исследования зави-.юсти ширины и сдвига линий HgO от давления воздуха и водорода

1 комнатной температуре. На рис.3 показана зависимость сдвига ггра линии HgO (^=14337.3633 см-1) от давления воздуха и водоро-. Поведение сдвигов центра линиий Н-Р при ушрении воздухом и резко отличается. При уширении водородом, начиная с давления >500 Topp, зависимость сдвига от давления становится нелиней-I (для линий с вращательным квантовым числом Ка=СМ). Следует !етить, что ширины всех трех линий зависят от давления Hg линей-

ТАБЛИЦА 1. КОЭФФИЦИЕНТУ УШИРЕНЙЯ И СДВИГОВ ЛИНИИ ПОГЛОЩЕНИЯ Н^О В ОБЛАСТИ! ГЕНЕРАЦИИ РУБИНОВОГО ЛАЗЕРА

Линия Н О,

СЫ-1,(nm ) Уширяющий газ • ,5сд,я>к/ати г ст •тК/аты

воздух -19,3 + 1,5 91,2 + 4,5

°2 -26,9 ± 2,0 65,9 ± 5,1

14397,363Э со^ ± 1.5 102,7 ± 4,7

(694,380) 4L -17,0 ± 1,5 95,0 4,5

«2 -15,0 + 1,5 56,0 + 4,0

Не 0 . 24,1 ± 4,0

К и -4,6 + 1,5 26.6 ± 4,0

АГ —35,2 ± 1,8 53.2 ± 5,0

Кг -42,6 + 1,? 74,8 5,6

Хе —42,6 ± 1,9 92,5 + 5,7

сн3- СО - СН, -13,7 + 2,0 147,0 + 5,8

»2° + 15,0 + 6,0 570,0 + 9,5

воздух -13,2 ± 1,5 87,5 + 4,6

02 -26,6 + 2,0 72,2 ± 5,1

14400,32*30 со„ ± 1,5 112,8 ± 4,8

(694,237) N„ -9,1 + 1,5 . 91,2 + 4,3

4 ■ -18,0 ± 2,0 73,0 ± 5,5'

Не 0 27,9 + .4,1

Хе -38,0 + 1.9 111,5 ± 5,7;

СН,- СО - Р-з +77,0 2,0 .258,4 ± 6,0

Н.,0 + 10,0 ± 6,0 554,1 ± 10,0

воздух -16,5 ± 1,5 87,4 ± 4,0

°2 -26,4 + 2,0 67,1 ± 5,1

14400,7820 С02 -12,9 + 1,5 133,1 ± 5,1

(694,215) • -13. 4 ± 1,3 92,5 ± 4,3

4 -19,0 ± 2,0 79,0 ± 3,4

Не 0 30,4 ± 4,1

Хе -42, 1 ± 1,9 102,6 ± 5,7

сн3- со - СН, V» 0 325,5 ± 6,7

Н^О -16,0 ± 6,0 565,0 ± 10,0

1<чк=0.001 af1

Коэффициент сдвига давлением водорода определен на линейной участке от 100 до 400 торр (Рис.3)

Рис.3. Зависимость сдвига С5) центра линии поглощения НдО (^-14397,3538 см"1) от давления водорода (1) и воздуха (2).

293 333 373

Рис.4. Температурная зависимость сдвига .пинии поглощения Н^О (У=14397,3938 см"1) при уширении воздухом. .

- и -

но. Наблюдаемое.в эксперименте отклонения заисиыости сдвига линий от давления Н2 от линейной ранее не наблюдалось для смесей Н.р с другими молекулярными (Ы2.02.С02,воздух) и атомарными СНе.Ые. Аг.Кг.Хе) газами. Теория АЦКФ, развитая для описания уширения и сдвигов линий поглощения давлением газов, не монет объяснить полученный результат. Аномальное поведение сдвига линий Н^Э может обьясняться следующими физическими механизмами: увеличением времени взаимодействия молекул НдО и Н2 на орбитирующих траекториях, что ыояет быть обусловлено возрастанием вклада короткодействующих сил и анизотропной составляющей потенциала менмолекулярного взаимодействия, а также специфической интерференцией спектральных линий 14397,3633 см-1 и 14400.3230 см-1.

Во втором параграфе исследована температурная зависимость ширины и сдвига линий поглощения Н20 давлением воздуха. Практическое значение подобных исследований состоит в тон, что задачи прикладной атмосферной оптики (например, вертикального зондирования профилей влажности) требует знания коэффициентов ушз-фения и сдвигов линий Н^О при разных температурах. Модифицированный вариант двух-канального ОА-спектроыетра с температурной 0А-ячейкой использовался для измерения температурной зависимости .ширины и сдвига линии поглощения Н20 (^=14397,3533 см~- ) при уширении воздухом' в интервале температур 293-373'К. Температурная зависимость ширины, и сдвига хорошо описываются степенными функциями с показателем степени п=о,65±0,15 для ширины и п'=1,53*0,15 для сдвига. На рис.4 представлена температурная зависимость сдвига для исследуемой линии поглощения Н50. Экспериментальные результаты хорошо согласу-

и

ются с исследованиями для аналогичного перехода полосы

З^+^з [3,4] .

Третий параграф посвящен исследованию температурной зависимости ширины и сдвига центра линии Н^О при уширении водородом, что помогло бы ответить на вопрос о роли орие-нтационных взаимодействий в системе Н^р-Н^. В результате измерений г и £ как функции от температуры было обнаружено:

-г(Т) возрастает с ростом Т. в отличие от случая уширения воздухом! -в узком интервале температур 34В-358*К для г(Т) и ¿(Т) наблюдается аномальная зависимость от температуры, экстремум которой • .-ттветсгвует температуре (355± 1 )*К.

Поскольку эксперименты со смесью Н^Э-Н2 были выполнены без каких-лстбо изменений параметров экспериментальной установки, методики измерений и обработки результатов, то аномальное поведение КТ) и ¿СТ) возможно зависит от специфики взаимодействия двух водородо-содержащих молекул Н^О-Нд. Для выяснения физической природы в поведении <5(Р),?'СГ) и <5(Т) в смеси Н^О-Нд необходимо проведение экспериментов при уширении другими водородосодерааидаи молекулами, а такке 02 и Од.

В Заключении сформулированы основные результаты работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1.Разработан температурный ОАП, позволяющий измерять ширины и сдвиги линий поглощения в интервале температур 290-400°К и реализована методика измерений температурной зависимости ширины и сдвига линий на дзухкзналыгон ОА-спектрометре, включая анализ источшксв случайных и систематических погрешностей.

2.Измерены значения ширин и сдвигов линий поглощения НдО полосы при уширении газами из молекул, обладающих постоянным

электрическим моментом (дипольнш и квадрупольнын). Экспериментально показано, что при уширении молекулами, обладающих собственны?.! квадрупольнын моментом, сдвиг центра линии поглощения имеет отрицательный знак, а при уширении дилольшми молекулами -сдвиги различных линий могут отличаться как по величине, так и по знаку. При уширении воздухом измеренные значения

20р0Щ0 согласуются с соответствующий значениями, полученными по эмпирическим формулам

0,79 0,21 <5ПООЛ=0,79 <5М2+ 0,21 -502 ¡.Измерены коэффициенты уширения и сдвига линий поглощения Н£> собственны;,! давлением. Результаты измерения сдвига позволяют оценить разрешение двухканалыюго ОД-спектрометра при регистрации сдвига изолированной линии поглощения на уровне 0.003 см -1. .Исследована зависимость ширины и сдвига линий поглощения Н£> от поляризуемости атомов уширяющих инертных газов. Показано, что ширина ОО и сдвиг О5) не тинаковьм образом зависят от поляризуемости Са) атомов инертных газсв, если зависимость г от а близка к линейной, то & от а - имеет степенной характер.

5.Экспериментально зарегистрирована нелинейная зависимость сдвига линий поглощения Н.р при уширении водородом до давления 760 Topp. Установлено, что область нелинейности сдвига от давления отчетливо наблюдается при давлении больше 500 Topp и для линий поглощения с вращательным квантовым числом Ка=0;1. 6.Исследована температурная зависимость ширины и сдвига линии поглощения HgO, используемой в качестве реперной при зондировании влажности, при уширении воздухом, Температурные зависимости ширины и сдвига хорошо описываются степенными зависимостями с показателем степени для ширины п=065±0,15 и для сдвига n'^l.S^O.lS. 7.Экспериментально обнаружен узкий интервал неустойчивости резонансного типа в температурной зависимости ширины и сдвига коль -бательно-вращательной линии поглощения Н^О при уширении водородом. При изменении температуры в интервале 349-358'К наблюдается резкое изменение величин сдвига от 2,0 до 26.5* и

ширины от 124 до 156* Ю^см-1.

По теме диссертации опубликованы следующие основные работы:

1. Коротченко Е.А..Лазарев В.В..Тихомиров Б.А. Измерение коэффициентов сдвига центров линий поглощения Н^О давлением буферных газов в области 0,69 mkh.//ix Всесоюзный симпозиум . по' молекулярной спектроскопии высокого и сверхвысокого разрешения. (Тезисы докл. ) Изд-во Томского научного центра СО АН СССР,1989 г. .С.90.

2. Коротченко Е.А.,Лазарев В.В. .Пономарев Ю.Н. .Тихомиров Б.А.Исследование уширения и сдвигов линий поглощения водяного пара в полосе 103 давлением атомарных и молекулярных газов.//Оптика атмосферы. 1990.T. 3.N11.C. 1186-1189.

3. Лазарев Б.В. .Пономарев Ю.Н. .Тихомиров Б.А.Обнаружение нелинейной зависимости сдвига колебательно-вращательной линии Н^О давлением Н2.//Оптика атмосферы. 1991.Т.4.N1* С. 1143-1146.

4.. Lazarev V.V..Ponomarev Yu.N., and Tikhomirov Б.A.Detection oí nonlinear dependence of the H?0 vibrational-rotational line shift by H2 pressure.//Tenth All-Union Symposium and School on HighResolution Molecular Spectroscopy,Leonid N.Sinitsa, Editor,Froc.

SPIE 1SU, P. 310-314. (1992 315-318.

5. Stroinova V.N.,Lazarev V.V. Investigation of self-induced shifts of H¿0 absorption lines.//Tenth All-Urion Symposium and School on High-Resolution Molecular Spectroscopy,Leonid N.Sinitsü.

Editor,Proc.SPIH 13U,P.310-314. (1992)

6. Lazarev V. V.,Ponomarev Yu.N. Measurements of the hydrogen-induced and self pressure-induced shift of H^O' absorption lines near

. 0,7 pm-//Optics letters. 1992.V.17.N18.P-1283-1235:

7. Лазарев В.В..Пономарев Ю.Н..Стройнова В.Н..Тихомиров Б.А.Сдвиги линий поглощения HgO в полосе индуцированные давлением Hg, СОg и Н^О.//Оптика атмосферы и океана. 1992.Т. 5. N9.C. 900-908.

8. Лазарев В.В. .Пономарев Ю.Н.Измерение температурной зависимости уширения и сдвига спектральных линий HgO на оптико-акустическом спектрометре.//Оптика атмосферы и океана.19ЭЗ.Т.6.м8.С.503-509.

9. Laza.rev V.V.and Ponomarev Yu.fJ. Measurements of the Temperature Dependence cn the Shift Half-Width of the HgO Spectral Lines.//XIII Colloquium on High Resolution Molecular Spectroscopy. CAbstractsO.Riccione. Italy. 1S93.03S.

10. Bykov fl.,Lavrentjeva N.,Lazarev V. et al.//The Twelfth Colloquium on High Resolution Molecular Spectroscopy.(Abstracts).Dijcn.

France.1S91. 032.

11. Lazarev V.V.and Ponomarev Vu.M.Measurements of the Temperetu-re Dependence of Hg nncl Broadened Half-Width and Shift of HgO Spectral Lines in v^ + Ju^ Band4.//XI Symposium-School on High Resolution Molecular Spectroscopy.CAbstractsJ.Moscow-Nizhnii Novgorod.

1993-D2-P-SB.

12. Lazarev 7.V.,Miciforova O.Yu.Ponomarev Yu.N.and Tyryshkin I.S. Numerical analysis of error's of spectral line parameters measurements using photo-acoustic and spectrophotometric methods of laser spectroscopy.'//XI Symposium-School on High Resolution Molecular Spectroscopy.CAbstractsJ.Moscow-N'izhnii Novgorod. 1993-F3-P-1^1-

13. Bykov Д. D., Lazarev V.V.,Ponomarev Yu.N.,and Tikhomirov B.A. //Proceedigs of the Xllth International Conference on Resolution Infrared and Microwave Spectroscopy.Dobris,Czechoslovak!a.

1992.E12.

ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1.Smith M. A.H., Rinsland C.P.,Fridovich В.,and Rao ' K.N., in "Molecular Spectroscopy:Modern Research",Ed.Rao K.N.Academic Press. Drlando. 198S.V. 3. Chap-3.

2.Smith M.A.H..Rinsland C.P.,Devi V.M.,Rothman L.S.,and Rao K.N. in "Spectroscopy of the Earth's Atmosphere and Interstellar MqIecules",Ed.Rao K.N. and Weber fi. Academic Press.Or!ando.1992. 3.6rossmann B.E.,Browell E.V.//J.Mol.Spectr.1989-V.136.P.2&4. 4.Rrossmann B.E.,Browell E.V.//J.Mol.Spectr.1989-V-133.P.562.