Составители:
Рубрика:
51
3.4. Количественное описание молекулярного поглощения
Учитывая наличие в спектрах молекулярного поглощения большого количества
отдельных линий поглощения, возникающих при переходах молекул из одного
энергетического состояния в другое (см. рис. 3.5), суммарный коэффициент поглощения
для конкретной молекулы можно записать как [10, 14, 43]
)()(
νν
∑
=
i
ikk
kk , (3.4.1)
где )(
ν
i
k − коэффициент поглощения в отдельной i-ой спектральной линии. Следует
подчеркнуть, что соотношение (3.4.1), кажущееся очевидным, на самом деле является
приближенным. В основе соотношения (3.4.1) лежит предположение, что отдельные
спектральные линии поглощения формируются независимо друг от друга. Иными
словами, переходы молекул между разными энергетическими состояниями
осуществляются независимо. На самом деле принцип аддитивности (3.4.1)
особенно явно
нарушается, если соответствующие линии поглощения существенно перекрываются. Этот
эффект в молекулярной спектроскопии называется интерференцией спектральных линий.
Если учесть, что в атмосферах планет, например Земли, присутствует большое
количество различных атмосферных газов (см. раздел 1), то коэффициент молекулярного
поглощения воздуха, следует записать как
∑
∑
∑
==
ki
ik
k
ik
kkk )()(
νν
, (3.4.2)
где индекс суммирования k соответствует разным газам, входящим в состав воздуха, а
индекс i − отдельным линиям каждого газа. Таким образом, общий коэффициент
молекулярного поглощения в атмосферах планет представляет собой, в первом
приближении, сумму коэффициентов поглощения в отдельных линиях поглощения
различных атмосферных газов.
Коэффициент молекулярного поглощения в отдельной спектральной линии принято
записывать в виде
)()(
ijijijij
fSk
ν
ν
ν
−
=
, (3.4.3)
где S
ij
− интенсивность спектральной линии поглощения, обусловленной переходом
молекулы из одного состояния внутренней энергии (i) в другое (j), f
ij
− контур линии
поглощения, описывающий спектральное (частотное) распределение коэффициента
поглощения. Аналогичным образом можно ввести контур линии излучения. При этом
контур линии определяется таким образом, что выполняется условие нормировки
1)( =−
∫
∞
∞−
ννν
df
ij
, (3.4.4)
из которого следует соотношение, связывающее интенсивность линии и её коэффициент
поглощения
ijij
Sdk =
∫
∞
∞−
νν
)(
. (3.4.5)
В данном и последующих параграфах мы рассмотрим, как определить эти
важнейшие характеристики молекулярного поглощения в спектральных линиях. Для этого
мы должны использовать квантово-механический подход (рис. 3.7).
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 49
- 50
- 51
- 52
- 53
- …
- следующая ›
- последняя »
