Составители:
Рубрика:
60
излучения в узких спектральных интервалах, например, при поглощении лазерного
квазимонохроматического излучения.
Мы отмечали ранее, что простое суммирование коэффициентов поглощения
отдельных спектральных линий не всегда является корректным. В случае сильно
перекрывающихся спектральных линий наблюдается "
интерференция" линий
(взаимовлияние). Эффект "интерференции" спектральных линий существенно влияет на
значения коэффициентов поглощения в отдельных спектральных интервалах в полосах
поглощения СО
2
, метана, озона и т. д. в ИК области спектра, в полосе поглощения
кислорода в БИК и МКВ областях спектра, когда расстояние между спектральными
линиями мало по сравнению с их полуширинами.
Даже если предположить, что отсутствуют такие механизмы уширения как
естественное уширение и уширение за счет соударений, то и тогда линия
поглощения
совокупности молекул не будет бесконечно узкой (монохроматической). Это связано с
движением молекул и известным эффектом Доплера. Если молекула обладает
составляющей скорости
v в направлении луча зрения и если v << c, где c − скорость света,
то с точки зрения покоящегося наблюдателя частота излучения (поглощения) молекулы
ν
0
заменится на частоту
)/1(
0
cv
±
=
ν
ν
. (3.5.18)
Знак в выражении (3.5.18) зависит от направления движения молекулы
− плюс
соответствует движению по направлению к наблюдателю, минус
− от него.
Как известно из статистической физики, в случае термодинамического равновесия
вероятность того, что составляющая скорости лежит в пределах от
v до v + dv,
описывается распределением Максвелла:
dv
Tk
mv
Tk
m
vPd
BB
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
2
exp
2
)(
2
2/1
π
, (3.5.19)
при этом
µµ
RNk
m
k
ABB
== ,
где
R − универсальная газовая постоянная,
µ
− молекулярная масса газа. Выражение
(3.5.19) в соответствии с (3.5.18) дает относительное число молекул, излучающих
(поглощающих) на частоте
ν
. Подставляя в (3.5.19) v из (3.5.18), получаем контур Доплера
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
−
−=−
2
2
0
0
)(
exp
1
)(
D
D
D
f
α
νν
πα
νν
, (3.5.20)
где
µ
ν
α
RT
c
D
2
0
= (3.5.21)
есть
параметр доплеровской ширины (не путать с полушириной!) линии. Заметим, что
(3.5.20) есть в точности нормальное (гауссово) распределение с дисперсией
α
D
,
следовательно, условие нормировки (3.4.4) для него выполнено. Полуширина контура
Доплера равна
2ln
DD
αα
=
′
. (3.5.22)
На рис. 3.10 дано сравнение лоренцовского и доплеровского контуров при
одинаковых интенсивностях и полуширинах линий.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 58
- 59
- 60
- 61
- 62
- …
- следующая ›
- последняя »
