Основы теоретической атмосферной оптики. Тимофеев Ю.М - 55 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СПбГУ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

55
рассмотрении молекулярного поглощения в атмосфере Венеры, где температуры
достигают 600
−700 К, вклад этого экспоненциального члена может быть существенным.
В молекулярной спектроскопии на основе различных моделей молекул исследуют
статистические суммы, определяющие зависимость интенсивностей линий от
температуры
S(T). Эта зависимость может быть разной для разных спектральных линий.
Для большинства молекул в атмосфере земли относительная населенность первого
колебательного состояния
N
1
/N мала. Однако для многих газов и соответствующих
условий (относительно высокие температуры среды) колебательное возбуждение
атмосферных молекул следует учитывать. Полосы поглощения (и соответствующие линии
поглощения), возникающие при переходах между возбужденными колебательными
уровнями (например, 1 и 2 колебательными состояниями), называют
"горячими" полосами
поглощения
("hot band") очевидно в связи именно с тем обстоятельством, что они
проявляются в спектрах поглощения газов при высоких температурах. Так, например, в
спектре излучения Солнца проявляются "горячие" полосы СО, т.к. при температуре
Т = 5000 К относительные населенности первого и второго колебательных уровней
составляют 0.29 и 0.18, соответственно.
Если говорить о распределении молекул по вращательным энергиям, то необходимо
учесть, что эти энергии существенно меньше колебательных. Это распределение
описывается тем же уравнением Больцмана, которое в этом случае может быть
представлено в виде
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
−
−=
Tk
EE
gNN
B
j
jvvj
)(
exp
0
, (3.4.23)
где
N
v
− заселенность v-ого колебательного уровня, g
j
− статистический вес j-ого
вращательного уровня (вырождение), а
E
0
и Е
j
− энергии основного и возбужденного
вращательных состояний молекул.
На рис. 3.8 приведена кривая
относительной равновесной
населенности вращательных уровней
основного состояния молекулы СО при
различных температурах (
Т =100, 200 и
300 К) как функция вращательного
квантового числа
j.
Из приведенного рисунка следует,
что молекулы СО распределены
"относительно равномерно" по
возбужденным вращательным
состояниям (по сравнению с
распределением по колебательным
состояниям) и имеется вращательное
число
j, и соответствующий уровень
энергии, для которого наблюдается
максимальная населенность.
Положение этого максимума зависит от температуры среды и вращательной постоянной
молекулы.
Рис. 3.8. Зависимость относительной равновесной
населенности вращательных уровней основного
состояния молекулы СО при различных температурах
(Т = 100, 200 и 300 К) от вращательного квантового
числа j.

Страницы