Спектроскопическое исследование неадиабатических эффектов в электронно-колебательно-вращательных термах и вероятностях радиационных переходов изотопов водорода тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

'П* , .-л

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На нравах рукописи

АСТА1ВКЕВИЧ Сергей Анатольевич

УДК 536. 338. 41 + 539.194

СПЕКТРОСКОПИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НЕАДИАБАТИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ В ЭЛЕКТРОННО-КОЛЕБАТЕЛЬНО-ВРАЩАТЕЛЬНЫХ ТЕРМАХ И ВЕРОЯТНОСТЯХ :3 —* (2 1"Х') Ъл" РАДИАЦИОННЫХ ПЕРЕХОДОВ

ИЗОТОПОВ ВОДОРОДА.

Специальность 01,04.05 - оптика

Автореферат. Диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Санкт-Петербург 1992

Работа выполнена в отделе оптики и спектроскопии Научно-исследовательского института физики Ст.-Патербургскоп государственного университета.

Научный руководитель: доктор физико-математических наук, доцент ЛАВРОВ Б. П.

Официальные оппоненты, доктор физико-математических наук,

профессор ОСТРОВСКИЙ Е Е доктор физико-математических наук; . профессор ОЧКИН а Е

Ведущая организация: Московский государственный

университет им. М. Е Ломоносова

Защита диссертации состоится '№ уА 199 а г в ^ ^^ час. на заседании специализированного совета К 063. Б7.10 по присуждению ученой степени кандидата наук.в Санкт-Петербургском государственном университете по адресу: 190034, Ст.-Петербург, Университетская наб., 7/9.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СПбГУ. Автореферат разослан "49" 199 2, г.

Учений секретарь специализированного совета, кандидат физ.-мат. наук

ТИМОФЕЕВ Н.

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Исследование электронно-колебательно-вращательных (ЭКВ) ектров двухатомных молекул С 1,2] связано с многочисленными именениями молекулярных сред в науке и технике. Шлекула во-рода, являюгцаяся простейшей молекулой, представляет собой ин из фундаментальных обьектов квантовой физики и вызывает обый интерес с точки зрения изучения внутримолекулярной стру-уры.'Вследствие легкости ядер, взаимное влияние электронной и ерных степеней свободы проявляется в значительной степени, в зультате чего большинство возбужденных электронных состояний дорода не описывается в рамках адиабатической теории и явля-ся неадиабатическими. Это служит одной из причин отсутствия в тературе данных о вероятностях радиационных переходов даже для носительно не высоко возбужденных электронных состояний. Опи-ние таких состояний ab initio методами в настоящее время ус-пает.по точности полуэмпирическим методам. А развитые недавно луэмнирические методы исследования вероятностей радиационных реходов с неадиабатических ЭКВ уровней двухатомных молекул С3J имейимы в случае, когда можно ограничиться вторым порядком те^ ии возмущения. Для близкорасположенных высоковозбужденных эле-ронных состояний такое допущение, как правило, неправомерно.

Среди электронных состояний молекулы водорода триплетные стояния играют важную роль в формировании ионного состава, рмодинамичееких и радиационных свойств водородосодержащей пла-1Ы и дают основной вклад в.ЭКВ спектр водорода в видимой облас-|. Нижним устойчивым триплетным состоянием молекулы водорода ляется (ls6,2pjr) С5Па состояние, врашдтельные уров!'ч основ-го колебательного состояния его с3Пц компоненты А-Удвоения ляются метастабильными. Изучению процессов с участием молекулы порода в С*Пц. состоянии в последние годы посвящено большое ;ло работ (см. С4]). Несмотря на это данные о вероятностях ра-адионных переходов на ЭКВ уровни с^Пи состояния к насто-;му времени отсутствуют.'

Актуальность темы диссертации, таким образом, определя-:я, с одной стороны, большим интересом к нижним триплетным ктронным состояниям молекулы водорода как с фундаментальной

точки зрения, так и при рекения долог о ряда прикладных задач а с другой стороны отсутствием данных о вероятностях ЭКВ радиа ционных переходов для ЭКВ уровней этих состояний.

¡¡¿ль настоящей работы состояла в систематическом полуэмпирическом исследовании вероятностей ЭКВ радиационных переходов между неадиабатическими уровнями нижних триплетных электронных состояний изотопов водорода Н, Ш и 02 и радиационных времен жизни ЗКВ уровней этих состояний и развитии полуэмпирического подхода в случае не ограниченного по величине взаимодействия ЭКВ уровней системы нескольких электронных состояний двухатомной молекулы.

05ьестом исследования являлись спонтанные переходы меаду ЭКВ уровнями триплетных (2з,2р) и (3.<з,3р,3-с1) комплексов термов (рис.1) изотопов молекулы водорода Иг> НО и пг: (( (15&,2р6)8гг5. ,(1зБ,2ртг} С^Па ) состояний И (азбГ.&зе) Ь^щ (1з6,ЗрЗ)ег££. (1£О-,Зр70<АгПа ,(1зв,Зс1б)9*Г| ,(1з6,»Яд1*Пд (ЗиЗД^Д^ ) состояний, соответствующих уровням с ■ значен!« главного квантового числа п-2 и п-3 в модели объединенного атоь

Научная новизна работы заключается в том, что в ней впервь

1. Измерены относительные вероятности спонтанных (ЗВ'Л') ЪХ -->(21"?\А}ЪХ\У'\ Ы" переходов с нерегулярно возму-щзнных ЗКВ уровне«* триплетных Зр и.3з,3с1 комплексов термов молекул I I £ и иа .

2. Проведено исследование замкнутости триплетных Зр и (3:з, Зс1) комплексов термов молекулы водорода по отношению к возмущениям со стороны других электронных состояний. Проанализированы адиабатические и иеадиабатические эффекты, приводите к возмущению ЭКВ термов Ь^ГЦ и состояний Нг ,Н0 и 0г .

3. Получены формулы для вероятностей радиационных переходов основанные на ([«адиабатической модели, учитывающей возмуШр ния в системе электронных состояний двухатомной молекулы без ограничения на величину возмущения при условии, что любой адиа батический ЭКВ уровень взаимодействует не более чем с одним ЭК уровнем от каждого из взаимовозмущенных электронных состояний.

4. Пэлуэмпирически найдены еолновыэ функции (с^П^.^Д^ У,// состояний и нерегулярно возмущенных колебательно-ври вфтельннх уровней триилетного Зр комплекса термов Н2 и .

5. Произведена проверка адекватности предложенной кеади-абатической модели'как в случае взаимодействия двух (e3X"¿» c2,-'nál и состояний Hj, и D2 ), так и четырех

(iV'Zy , g^Zej, . состояний (3s,3d) комплекса термов

Н, ) электронных состояний.

G. ILa основе полуэмпирического анализа данных об ЗКВ термах, относительных вероятностях 31® радиационных переходов и радиационных временах .гизни найдены адиабатические значения электронных моментов всех семи (3 Í'a) ^/Vg. --> (2pX')^/\.£L переходов молекулы водорода и определена вся совокупность вероятностей радиационных переходов с DIÍB уровней триплетиого (3s,3d) комплекса термов молекулы водорода и радиационные времена :я!зни зтих уровней.

Зти оспогные положения и выносится ка ашядту.

Научная и практически ценность работы состоит, с одной стороны, в развитии довольно общей неадиабатической модели, которая можт бить использована при полуэмпирическом исследовании ЭКВ уровней Бысоковозбуаденных комплексов электронных состояний двухатомных молекул, а с другой стороны, в получении hobllx "данных о вероятностях переходов и радиационных временах отопи ;ш;ших триплетных состояний молекулы водорода, которые, в свою очередь, могут быть использованы^ различных приложениях. Сравнение полученных результатов с й'анными неэмпирических расчетов будет способствовать их дальнейшему развитию.

Апробация работы и публикации. {Материалы, вошедшие в диссертацию, доложены на: VII 1/ажвузовской конференции молодых ученых (Ленинград, 1988); X Всесоюзной конференции по физике электронных и атомных столкновений (Ужгород, 19S3); XX Всесоюзном съезде по спектроскопии (Киев, 1988); V Всесоюзном совещании по изучению стручггурн молекул в газовой фазе (Иваново, 1090); IV Европейской конференции по атомной и молекулярной Физике (Рига, 1992). По материалам диссертации опубликовано 3 статья и 3 тезиса докладов.

Стру.ггура и обьем диссертации. Диссертация состоит из введения, иэсти глав, дополнения, заключения и приложений; содержит 190 стр., из них 27 рис. и 47 табл. Библиография включает 108 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приведена общая характеристика работы, обоснована актуальность темы, сформулированы цель работы и задачи настоящего исследования, научная новизна и практическая ценность и положения, выносимые на защиту.

В первой главе на основе решения нерелятивистского уравнения Шредингера проводится анализ возмущений ЭКВ уровней системы из К электронных состояний двухатомной молекулы и выводятся формулы для термов и вероятностей ЭКВ радиационных переходов, область применения которых не ограничена малостью величины параметра возмущения. Эти формулы основашш на следующих предположениях:

1) мультиплетное расщепление уровней пренебрежимо мало по • сравнению с вращательным расщеплением уровней;

2) любой ОКБ уровень системы взаимновозмущенных состояний взаимодействует не более чем с одним КВ,уровнем от каждого электронного состояния данной системы (это условие имеет ясный физический смысл для высоковозбужденных п1 комплексов электронных состояний, потенциальные кривые которых близки вследствии центрально симметричного характера взаимодействия (случай "чистой прецессии" [51), или в случае резонансного возмущения двух ЭКВ уровней);

3) радиационные переходы происходят на невозмущенные ЭКВ уровни.

Выражение для силы ЭКВ линии, идущей с возмущенного п'ХГ'Ы' на л." иV" состояние в атом случае будет иметь следующий вид:

бЯЛ = I £ .

-- (1).

* (М <№'л/"1Мп'Лп»М1г1'тУ>)г

где П. - совокупность квантовых чисел, характеризующих электронное состояние,Л - квантовое число проекции оператора орби-талыюго момента электронов Ь на межьядерную ось, V и М - колебательные и вравцтельнке квантовые числа; - коэффи-цненты разложения волновод Функции П.'Т/'Л'' состояния в базисе адиабатических волновых Функций /у'рассматриваемой си-

- 7 - ,

стемы взаимодействующих состояний; H^íí^A/'í - факторы Хенля-Лондона [5],Mn¡a" - алиабатические элеотронные моменты переходов.

Как следствие общего рассмотрения получены выражения для предельного случая двух взаимодействующих ЭКП состояний и случаев р(2*,П4). с1(1\П*,Д4) и (s.dKísjS+.fttoS+.rf.^) комплексов термов. В этой главе проведено сравнение полученных выражений с результатами теории возмущений и формулами, соответствующими случаям близким к "Ь" и "d" типам связи угловых моментов nó Гупду. В заключении этой главы сбсуздается порядок использования неадиабатической модели при анализе экспериментальных данных. Полуэмпирический подход состоит в том чтобы матричные элементы на колебательных волновых функциях находить численно, а матричные элементы на электронных волновых функциях определять путем минимизации среднеквадратичного отклонения измеренных и вычисленных данных. В настоящей работе адиабатические колебательные волновые функции находились из численного решения уравнения Шредингера методом Пумеpona-Кули. (Геадиабати-ческие волновые функции'во&мущенных состояний определялись из анализа ЭКВ термов, относительные значения адиабатических электронных моментов переходов Мп'дп:' - из анализа отношений сил линий, идущих с возмущенного ЭКВ состояния, а абсолютные значения Мц'дух'/ - из анализа данных о радиационных временах жизни.

Вторая глава посвящена описанию экспериментальной методшси, состоящей в проведении измерений отношений сил линий различных ветвей ЭК полос, идущих с общего ЭКВ уровня, лабораторной установки и условиям измерений относительных интенсивностей спонтанного излучения изотопов водорода На и Г)г .

В качестве источника излучения использовалась плазма капиллярно-дугового разряда в спектрально-чистых \\г и D2 при диаметре капилляра- 2 мм, давлении р-2-10 Topp и разрядном токе i- 0.0250.4 А. Спектральное разрешение в исследуемом диапазоне длин волн X - Б50-730 нм составляло 0.010-0.016 нм. Калибровка спектральной чувствительности спектрофотометрической установки производилась с помощью светоизмерительных вольфрамовых ленточных ламп.

В результате проведенных исследований нами были измерены 162 отношения сил ЭКВ линий (ЗЙ'А'^Л' (2¿"X'^JÍ! переводов молекул !1г и О,. Для (3pAV./Ya,V',/V'--> (2з6 JcfEj.V'.N" юреходов измерения проводились в двух наиболее сильных в ви-

димом'диапазоне полосах (1Г"~1,2) с (£5Пи,/1г'-1 состояния Н2 н и ",1г''»4 состояния Нг и состояния , а для

(ЗС'Л') > (2р1г) С^Пи.,!/"^"переходов измерялись линии

с N'-1-10 диагональных (гг'=1Г"= 0-3) полос. Измерения показали сильно неадиабатичэский характер полученных результатов, который, кроме того, в случае е°21и., <РПи.-->а52с[ переходов II и О, имеет нерегулярную зависимость отношений сил ЗКВ линий Я и Р ветвей от значения вращательного квантового числа //' (рис.2).

В третьей главе проведено исследование нерегулярных возмущений в триплетном Зр комплексе термов молекул н 02. В начале дан обзор литературных данных о возмущениях ЗКВ уровней тршаетного Зр комплекса термов и установлено, что (ЗрЗс) сй/'Пи, 1Г-1.Л/ и (3(V»4 в Нг и ТГ-5 в О,) состояния испытывают значительные по сравнению с другими состояниями возмущения, носящие нерегулярный по/V характер.

В результате анализа всех случаев реоонансов ЭКВ уровней, принадлежащих с одной стороны е'^^ и <£3Пи. состояниям, а с другой стороиы, состояниям синглетного Зр комплекса ((Зоб) и триплетного 4р комплекса и (4р5дК3Пи. )

термов молекул Нг и Вг , было установлено, что синглет-триплет-ное взаимодействие с£3Пи и В'^Хи состояний по крайней .мере на два порядка меныиз, чем возмущения внутри триплетных термов. Оценка матричного элемента взаимодействия на эле-

ктронных волновых функциях составила Не$ - (312) 10ъ см"1. Однако вследствие значительной энергетической удаленности этих состояний такое взаимодействие приводит к незначительным (менее 0. б см"1) возмущениям еи. .V, N состояний, которое для V -7 уровней носит нерегулярный характер.

Сравнение найденного по резонансу термов нерегулярно возмущенных ЭКВ уровней и с£.^Пи состояний молекулы 0г

значения матричного элемента х-проекции оператора X на электронных волновых функциях £гп -0.59(7)К со значением, полученным из анализа регулярно возмущенных состояний молекулы Нг [31 (с учетом симметризации электронных волновых фушеций) 21п -0.57(4)^1., позволило на количественном уровне сделать вывод о доминирующем характере ЭВ взаимодействия 21 и. и сИ^Пи. состояний молекулы водорода по отношению ко всем остальным каналам вэзмущэний со всеми другими электронными состояниями.

Рис.1. Схема тришгетных термов молекулы золорода. Исслвдонак'шз з настоящей работе переходы отмечены стрелками.-

4 5 6 7 А/

Рис.2. Логарифмы отношений сил линий 3. и Р зе-гвей ^,2.,*/* переходов

Б2». Эксперимент: + . Расчет: 1- адиабатическое хриблИжениэ'/ 2- модель регулярных возмущений; 3- модель резонансных эози/^епш3

Проведен анализ А-УДпоения нерегулярно возмущайного t V-1 состояния Dg , который показал, что оно обусловлено не только азаиыодэйстшшм с находящийся н резонансе е "u , у >=.'5 уровнем, ко тагал и о другими OR уровнями этого соетоянш. Учет резонансного характер возмущений <£ ^Пи/^-ЦЛ!. и e3Zi состояний в рамках развитой в первой главе неадиабатической модели и учет во втором порядке теории возмущений взаимодействий с e32uV('u--0-4,6-10) состояниями позволил описать А-удвоение лнхиих пяти вращательных уровней состояния на спектроскопическом уровне точности (порядка 0.1 см"1).

Для нерегулярно . возмущенных состояний триилетного Зр комплекса термов был проведен численный расчет относительного вклада в возмудэния сил линий со стороны всех ЭК уровней воаму-пщюцэго электронного состояния и установлено, что суммарный вклад всех, за исключением резонансно возмущающих ЭК состояний, не превосходит 8%, кроме случая сРПи,,и-1 --> ct^Z'^, перехода. Это позволило провести полузмпирический расчет отношенйй сил ЭКВ линий R и Р ветвей в рамках предложенной в первой главе неадиабатичеокой модели резонансных возмущений, который впервые на экспериментальном уровне точности позволил описать нерегулярные возмущения относительных сил ЭКВ линий , А^Пи, --> пароходов молекул ila и 0Й (рис. 2).

Чад1 портя глаод попашцзна исследо»а!!.-ш цоомутезннй в ОКИ термах (Зсйу^Пд « (odb) ] ЬА~\ состояний мол>жул ,Ш) и Dj, и верояг постих не ре у.одок с: г«ш состояний in GI'B урошш <■ Пи. состояния. В 1!рибл«улиии резонансных ьозмущрняй i.3i1q,v,/v i> i состояний триплетного yd комплекса термов в моде-

ли "чистой прецессии" [5) был проведен расчет коэффициентов разложения волновых функций :>тих состояния г базисе адиабатических волновых Фуикцнй рассматриваемой системы. В результате сравнения нолуэмлирически найденных адиабатических значений ЭКВ терши ц Б^рн-Сппенгаймеровгких значений ЭКВ термов, полученных ab initio методам», были определены значения матричных элементов, характеризующих адиабатические Э1Й>.;кти ь ЭКВ термах, которые при кал'Лх значениях А/ по величине превосходят матричные элементы оператора ЭВ взаимодействия и состояний.

Пронодеп расчет агносип'лыгого вклада ii ваамуи&нки сил i^n^^Vi.w-^C^lay,^ линий со стороны г<сэ>: J J урок-

-lieft и показан©, что суммарный вклад всех, за исключением Vj -Тд остояний, составляс-т менее 52 для -Ö-3 уровней Нг u Da.

¡Три исследовании относительных сил ЭКВ линий (3d>) ^ -> С71 Па переходов проводился анализ данных для: 1) различных етвей: R.Q и*Р; 2) различных электронных переходов: 3Пц. и 3) разных изотопов молекулы водорода Иа

Р?_. Шло найдено, что при полузмпирическом описании экспери-ентальиых данных а рамках неадиабатической модели, зависнмос-ью отношений электронных моментов (3d»3A --> с^Пы. переходов ^¡с/Ми от меяьндернего расстояния модно пренебречь в диапа-оне Г«1.5-3. О а. е. , соответс^вундем исследуемым V -О-3 уровням.

Сравнение полуэмпирически полученных данных для отношений ил линий R и Р ветвей, идущих на ЭКВ уровни съПЦ состояния, данными для отношений, содержащих силы линий Q ветви, которые роисходят на ЭКВ уровни с3Пи состояния, возмущеного б м, остоянием, показало, что влияние с "Т7 5,- 8 JTu. взаимодействия на тносительныо вероятности --> с Пи переходов мень-

ie погрешности измерений.

Произведено полуэмпирическое определение отношения Mje/Ma диабатических значений электронных моментов —>С3Г1и и

i Vf<j -->с3П,с переходов и установлено, что предложенная не-д'и'бч-гкчегкая модель адекватно описывает 70 экеперим?нтаяышх хч.'чмх об птмс^енппх ояп ЭКВ линий (3«J X) "А tj, - -^Пц. нерехо-ор -оягкул ¡!, и D., (табл.:.) при оптимальном "значений М <С/М и -' ,'Л( 5), пго прекрасно согласуется с зеличиний Mjc/Mtc —1.33, млучешюй из спектра скоростей атомов, образующихся при лазер-:остимулированной фотодиссоцнации водорода С 61. +

Пята:! глава посвящена исследованию возмущений к t , i-'^cj и состояний (3s,3d) комплексов термов. В этой

лаве был предложен метод определения степени замкнутости d ком-локса термов двухатомной молекулы на основе анализа данных об КВ термах и определении из систем секулярных уравнений для

Д+) и (ГГ,Д~) состояний матричных элементов, характерную;;:;« взаимодействие Z иГ) ,П и Д состояний. Э{>{«ктивность гог'о метода, была проиллюстрирована на примере триплетного З^ эмнлокса термоп молекул Нг ,HD и D2 и показана необходимость .-^местного рассмотрения триплетного (3s,3d) комплекса термов.

Dma присолена проверка условий применимости развитой в пер-

- 12 -

Табл.1. Отношения электронных моментов (з£А ) ^Л-с. --> (2р/К) С Пи переходов молекулы водорода. % - сумма квадратов разностей экспериментальных-и рассчитанных данных (в ед. эксп. погрешности).

Электронные переходы изо- чис-.о отношения электронных моментов у}

топ экс п. данных Mfc,. /Мц. КЦ с /Мю Mjc /Mtc

"г 32 - - -1.36(2) 1.2

Ы^Аг.-^Пи 44 - - -1.35(4) 0.4

ШЩ-уо^ Нг 53 0,28(1) -0.84( 1) -1.33(2). 0.8

Ч 85 0.28(1) -0.84(1) -1.37(1) 0.9

диапазон Г, а. е. 1.6-2.7 1.5-3.0 1.5-3.0

Табл. 2. Измеренные и рассчитанные значения радиационных времен жизни (нсек) ЭКВ уровней триилетного (Зэ.Зс!) комплекса термов Нг.

электронное состояние V N эксперимент расчет

ооьединен-ный атом .[61 аЬ initio [71 полуэмпирические модели.

1Ы наст. раб.

0 2 1 2 49(3) С81 17(2) С 81 -- Б8. 8 16.0 — 29(3) 20(2)

0 2 1 • 2 11.1(5) С81 11.5(4) 181 — 6.9 6 2 — 8В

0 2 1 1 1 2 13.5(4) '" [81 20(2] С 61 15.2(1.3) [8] 1.10 10.1 13Л 6.3 12(1) 23(2) 16(1)

0 2 0 3 1 2 15.4(8) [81 14(1) [61 15.6(9) [81 1.72 16.4 19.2 12. G 14(1) 13 1) 14(1)

0 1 0 3 J=4 0 3 j-3 1 1 ^ 1 3 13.5(10) [81 12.9(3) [81 11.6(10) [81 13.1(1. 1) [8] 12.0(7) 181 — 9. 1 10.2 8.2 8.9 9.1 13(1) 12(1) 11(1) 11(1)

а 0 2 о гг 0 3 1 2 1 3 2 2 16.3(1.1) [91 15.2(1.2) [81 14.8(8) [8J 14 1) [6] 12.7(2.0) Г 81 14(1) [61 * 6.44 7.89 17. 4 13.5 14.3 14.3 14(1) 14(1) 14 1 15(1) 14(1) 14(1)

1— => о О-ЬгапсЬ

1- =» о

О 2 4 6 О 10 12 о И—ЬгппсЬ

0

Рнс.З

б а ю 12

10 12

02468 10 12 0246!

Абсолютные значения (в 10 6 с"1) вероятностен спонтанного излучсшы ЭКВ линий диагональных (1-1) полос (Зёп) РП,,",(Зс15) -* (2ри) с3Пи перезодоз молекулы

зой главе теоретической модели и также установлена малость зав* симости адиабатических значений электронных моментов (з£А)3Лс —>(2рУС) с3Пц, переходов от межьядерного расстояния Г в диапазоне Г - 1.5-3.0. а.е.

В результате оптимизационного полуэмпирического анализа 52 экспериментальных данных об отношениях сил ЭКВ линий (з£Л)^Л.<} —> (2р%) с3Пи переходов Небыли найдены отношения элеетрон-ных моментов . З3-2? ' и ^^Пд —>с5Пи.

переходов (табл.1). Значение М^с/М«: отношения электронных мо ментов переходов, найденное полуэмпирически из относительных си ЭКВ линий (з£А)^Д. -->(2рЗс)с3Пи переходов прекрасно согласуется со значением, полученным для ЭКВ линий (Зс] А ) 5.Л ^ --> (2рТ0 с^Пи. переходов (табл. 1).

В конце этой главы проведен полуэмпирйческий расчет относительных вероятностей ЭКВ линий (3&1)3Лд -->(2р5Г) с*Пи радиационных переходов молекулы водорода.

В шестой главе проведен полузмиирический анализ имеющихся в литературе данных о радиационных временах жизни ЭКВ уровней состояний молекулы Н2, при этом учитывались переходы в ниже расположенные . с3Пи и б^и неустойчивое состояния. Для описания радиационных времен жизни возмущенных ЭКВ уровней, обусловленных как связанно-связанными, так и связанно-свободными переходами, был развит неадиабатический подход в рамках предложенной в первой главе модели.

В результате полуэмпирического анализа имеющихся в литературе данных о радиационных временах жизни ЭКВ уровней трип-летного (Зэ.ЗсО комплекса термов На на основе предложенной неадиабатической модели были найдены абсолютные адиабатические значения электронных моментов ¿^П^—> с3Лц и к.

--> переходов молекулы водорода (в атомных едини-

цах): Мсс-1-84(4), Мм — 0.21(2), М<^-0.63(4) И МП.—0. 39(2). С учетом полученных значений электронных моменов переходов был проведен расчет радиационных времен гмзии Н2 для всех ЭКВ уровней триплетного (3з,3с1) комплекса, для котороых имеются данные о термах, и абсолотных значений вероятностей ЭКВ линий (Зс|Д) ЧА. ~> с3Пи радиационных переходов »молекул На ,1Ю и 0г и (З^А)гЛ^-->(2р6)Й3г^ и (3 1\)ЪЛ.% ->(2р»с3Па радиационных переходов молекулы Н^. Сравнение полуэмпирических и экс-

гриментальных значений радиационных времен жизни (табл.2) по-13ало, что предложенная неадиабатическая модель смогла описать мшие для 16 из 19 ЭКВ уровней на экспериментальном уровне то-юсти, в то время как полуэмпирический расчет С61 и ah Initio счисления [71 описали менее половины экспериментальных данных.

Сравнение найденных в настоящей .работе коэффициентов вет-юния при переходах с ОКБ уровней (3d А) ^ состояний п :рЗ^.)С3Пи. и (2р6") & состояния со значениями, полу-

игными п работе [61 из анализа скоростей атомов, образующих-[ при лазерностнмулпрованной фотодиссоциации водорода [61,подало хорошее согласие: 13 из 16 измеренных величин описывать на экспериментальном уровне точности, несмотря на предпо-икенио о независимости электронных моментов перехода от мекь-;ерного расстояния в диапазоне Г , соответствующем значениям 'лебателыюго квантового числа 1Г -0-3.

Полуэмпирический расчет вероятностей ЭКВ линий >(2рif) \Д.и переходов показал, что неадиабатические эффек-I приводят не только к регулярным, но и сильно нерегулярным змущениям вероятностей ЭКВ радиационных переходов (рис.З).

В дополнении проведено сравнение полузмпирически найденных настоящей работе адиабатических значений электронных моментов ^переходов молекулы водорода с результат неэмпирических расчетов [101, которое показало хорошее глпсие этих данных для переходов с и J^A^ состояний,

суждены возможные причины расхождений данных для переходов g и cj состояний.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Впервые измерены относительные вероятности спонтанного пучения:

с нерегулярно возмущенных ЭКВ уровней триплетного Зр комчле-I термов молекул Нг и 02 ;

с ЭКВ уровней триплетного (35,3<3) комплекса термов Н2 и 02 .

2. Развита неадиабатическая модель, ониснваютгы возму-денин КВ термах и вероятностях ЭКВ радиационных переходов системы ктронных состояний двухатомной молекулы не ограниченная налога величины параметра возмущения в предположении, что:

1) мультиплетное расцепление уровней пренебрежимо маю по сравнению с враадтельным расщеплением уровней;

2) любой ЭКВ уровень системы взаимновозмущенных состояний взаимодействует но более чем с одним КВ уровнем от каждого адиабатического электронного состояния данной системы;

3) радиационные переходи происходят на невозмущежше уровни.

Как следствие общего рассмотрения получены формулы для ЭКВ термов и вероятностей радиационных переходов с ЭКВ уровней р, с1 и (з,с1) комплексов термов двухатомной молекулы.

3. Проведено исследование нерегулярных возмущений в трип-летном Зр комплексе термов Н2 и 0г, при этом проанализированы:

1) все возможные случаи резонансов ЭКВ уровней внутри этого комплекса и со стороны других электронных состояний;

2) А -удвоении нерегулярно возмущенного с23Пи,Т/'~1 состояния;

3) относительные силы ЭКВ линий (ЗрЬ~)е3«Ги . (ЗрТП) с13П и --> ("зб") с^Хс^ переходов с нерегулярно возмущенных уровней.

На количественном уровне проверена замкнутость триплеткого Зр комплекса термов молекулы водорода но отношению к возмущениям со стороны других электронных состояний. Установлено, что предложенная неадиабатичоская модель адекватно описывает резонансные возмущения в тринлетном Зр комплексе термов молекулы водорода.

4. Выполнен систематический анализ адиабатических и неадиабатических эффектов, приводящих к возмущению ЭКВ термов £. ^П с, и ¿"'А^ состояний Н2 ,1Ш и , и полуэмпирически найдены волновые функции ( ^Пд , ] ~>Дд),ЯГ,// состояний молекул Нг,НП и

б. В результате полуэмпирического исследования относительных сил ЭКВ линий (3<]Л)ЭА*^ -->(2р70 с3Папереходов Нг и и (З^А^А"^ -->(2р5Т) с*Пи переходов Н2 установлено, что:

1) приближение резонансных и') взаимодействий для вероятностей ъАсЬ^',Л/' , радиационных переходов выполняется с высокой точностью.

2) при точности измерений относительных сил ЭКВ линий 10-15% мокло пренебречь влиянием съПи. -- взаимодействия на относительные вероятности С3¿Л) -->(2р7Г) с3Пи переходов;

3) зависимостью электронных моментов -->(<;р70 с3Пи. переходов от мекьядерного расстояния Г можно пренебречь в диапазона Г - 1.5-3.0 а. е.

6. Показано, что предложенная неаднабатическая модель в

пределах riorpeвнести эксперимента описывает данные об относительных силах ЭКВ линий, как в случае двух возмущённых состояний 3_Ло типа симметрии, так и а случае четырех вза:!мновоэмуг*сшних состояний'М-<з типа симметрии (2.-5,3d) комплекса водорода.

7. основе полузмпирического анализа данных об ЭКВ термах, относительных вероятностях ЭКВ радиационных переходов и радиационных временах тазни найдены адиабатические значения адектронных моментов всех сейм (Зс'/У)3.Ад —> (2р У ) ?Л/и переходов молекулы водорода, которые описывают более 80% имек>-!.'!.ихся в литературе данных о радиационных временах жизни и коэффициентах ветвления при переходах в с3Пи и состояния.

8. Определена вся совокупность вероятностей радиационных переходов с ЭКВ уровней тригглзтнпго (3s,3d) комплекса термов молекулы водорода и радиационные времена жизни этих уровней.

Цитированная литература.

1. Кузьменко Н. Б., Куаяков- И. Я., Кузнецова Л. А. , • Пласти-нии Ю. Аг Вероятности оптических переходов двухатомных молекул. -М: Наука. - 1980. - 319 а

2. Очкин R ¡L , Савинов С. 81, Соболев ILIL Механизмы формирования распределений электрокко-воэбуэденных молекул по колебательно- зрадательным уровням в газовом оазряде. - В кн. Элек-

i4"

трошто-возбужденные молекулы в неравновесной 1 лазме. Труды ФИАН Ы.: Наука. - 1985.- Т. 157, С. 6-85.

3. Bonnie J. Н. М. .Eenshuistra P. J. .Hopman H.J. Rotational temperatures and densities of netastable H2 In a multicusp ion source.// Phys. Rev. A. - 1988.- N. 37.- P. 4407-4414.

4. Лавров Б. П. , Тютчев М. В. .Устимов Е И. Анализ регулярных возмущений в относительных излучениях R и Р ветвей переходов

e^It.vy-a^^y,/« &ЪТ\1УУ+лмолекулы Н2.// Опт. и спектр.- 1988.- Т. G4, В. б. - С. 1251-1255.

Б. Kovacs I. Rotational structure In the spectra of diatomic molecules. - Buc .pest, London: 1969. - 320 P.

0. W. Koot, Win J. van tier Zande, P. H. P. Post, J.Los. Branching ratios and lifetimes for the dissociative clecay of triplet H2 . // J. Chem. Phys. - 1989. - V. 90, N. - P. 4826-4834.

7. Schlns J. M. , Siebbeies L.D.A., Los J., Zande V.J. Male- '

cular hydrogen n»3 triplet gerade complex sentangled. // Phys. Rev. A.- 1991.- V. 44, N. 7.- P. 4162-4170.

8. Eyier E. E. , Pipkin F. M. Direct lifetime measurement of laser-exoited n-3 levels in hydrogen. // Phys. Rev. Lett. - 1981.-V. 47, N. 18.- P. 1270-1272.

9. Sanchez J. A. , Campos J. Radiative lifetime measurement . for Нг molecule.// J. Phys. France. - 1988,- V. 49, P. 446-449.

10. Schins J. M. , Slebbeies L. D. A. , . Los J. et al. Branching ratios for the dissociative decay of triplet Hg.// Phys. Revi A. - 1991.- V. 44, N. 7.- P. 4171-4179.

Основные материалы диссертации опубликованы в работах:

1. Асташкевич С. Л. , Лавров В. П.., Поздеев & JL Радиационные переходы с уровней триплетного Зр комплекса термов молекул Н2 и D.,. // Тез. докл. X. Всесоюз. конф. по физике электронных и атомных столкновений. Ужгород, 1988. - Ч. ?..- С. 129.

2. Асташкевич С. А. , Драче в А. И. , Лавров Б. П. , Л. Л. и др. 00 использовании изотопных эффектов при анализе ЭКВ спектров двухатомных молекул Н2 и D;, . // Тез. докл. XX Всесоюз. сьезда по спектроскопии. Киев, 1988,- Ч.1.- С. 171.

3. Асташкевич С. А., Лавров Б. П., Устимов В. И. Исследование нерегулярных возмушзний в триплетном Зр комплексе термов Нг и Dv// Л, 1990.- Деп. ВИНИТИ N.5521-B90 от 29.10.00 Г., 41 С.

4. Асташкевич С. А., Лавров Б. П., Устимов В. И. Полуэмпирический подход в исследовании нерегулярных возмущений в гомоядерных двухатомных молекулах. Триплегкий Зр комплекс термов Н2 и D2 .// Труды Всесоюз. совещ. по изучению структуры молекул в газовой фазе: Ыежвуа. сб. Иван. хим. -технрл. ин-т.- Иваново, 1990- С. 14-20.

• 5. Асташкевич С. А. , Лавров Б. П., Поздеев Л. Л., Устимов Е И. Регулярные и нерегулярные возмущения вибронных термов и вероятностей радиационных переходов гомоядерных двухатомных молекул. Полуэмпирический подход. // Опт. и спектр. 1991.- Т. 70, В. 2. -С. 285-288.

6. Astashkevlch S. А., Lavrov В. Р. , Nilov I.L. Perturbations in 3d complex and electronic transition moments for о3Г1а ~~> , —>С3Пи bands of H2, C^.// IV European Confer,

on At. and Mol. Phys.- Riga,' 1992. - V. 16B, N. 2.- P. 263.