Измерение вращательной и колебательной температур в газовом разряде по спектру молекулы азота. - 2 стр.

     Цель работы состоит в ознакомлении со спектральными методами измерения
поступательной, вращательной и колебательной температур в газоразрядной плазме
и приобретении навыков работы со спектральными приборами. В описании
излагается краткая теория формирования молекулярных спектров в газоразрядной
плазме на примере молекулы азота, дается краткий обзор различных методов
измерения температур в неравновесных условиях низкотемпературной плазмы.
Рассматриваются методы измерения вращательной температуры в газоразрядной
воздушной плазме по неразрешенной вращательной структуре излучения 0–0-
полосы (2+)-системы азота и колебательной температуры по относительной
интенсивности электронно-колебательных полос (2+)-системы азота.

      1. Теоретическая часть.

     Низкотемпературная плазма газового разряда является неравновесной средой,
в которой значения поступательной, вращательной, колебательной и электронной
температур обычно заметно различаются. В данной работе значения вращательной и
колебательной температур определяются по электронно-колебательно-вращательным
спектрам излучения второй положительной системы азота. В качестве объекта
исследования рассматривается тлеющий разряд в воздухе при давлении 10-30 Тор,
поддерживаемый в потоке газа между двумя электродами специальной
конструкции.
    1.1. Введение в теорию молекулярных спектров:

     В отличие от атомов, у которых каждому электронному состоянию
соответствует уровень энергии, имеющий определенное значение, об энергии
молекул можно говорить лишь при фиксации положения ядер. Поэтому уровни
энергии молекулы или, как их называют, электронные термы, представляют собой
функции от взаимного расположения ядер. В простейшем случае двухатомной
молекулы электронный терм является функцией энергии молекулы от расстояния
между ядрами (рис. 1).
     В двухатомной молекуле сохраняется проекция суммарного орбитального
момента электронов на линию, проходящую через ее ядра (ось молекулы). Эта
проекция принимает значения Λ = 0,1,2,3,..., соответственно термы обозначаются
большими буквами греческого алфавита ( Σ , Π , ∆ , Φ , ...).
     Каждое электронное состояние молекулы характеризуется полным спином S
всех электронов. При S ≠ 0 имеет место вырождение по направлениям полного
спина кратности 2S + 1 . Число 2S + 1 называется мультиплетностью терма и пишется в
виде верхнего левого индекса у символа терма. Так, запись 3 Π означает терм с
Λ = 1, S = 1.