Диссертация (1145362)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Федеральное государственное бюджетное учреждение «НПО «Тайфун»Институт экспериментальной метеорологииНа правах рукописиБаранов Юрий ИвановичЭкспериментальное исследование индуцированного и континуальногопоглощения ИК-радиации основными атмосферными газамиСпециальность - 01.04.05 - оптикаДиссертация на соискание ученой степенидоктора физико-математических наукОбнинск – 20132ОглавлениеCтр.Введение.6Глава 1. Краткий обзор состояния исследований индуцированного иконтинуального поглощения основными атмосферными газами.211.1. История исследования индуцированных спектров поглощенияазота кислорода и углекислого газа.211.2.

Краткий обзор экспериментальных и теоретическихисследований контуров линий и полос в молекулярных спектрах.231.3. Краткий обзор экспериментальных и теоретическихисследований по проблеме континуума водяного пара.261.4. Теоретическое моделирование столкновительно-индуцированныхспектров поглощения.32Глава 2. Техника эксперимента.362.1. Общая схема построения экспериментальных установок.362.2. Реконструкция и модернизация экспериментальной установки вНациональном институте стандартов и технологий (США).392.3. Краткое описание экспериментальной установки в ИЭМ.492.4.

Краткое описание экспериментальной установки в С-ПбГУ.54Глава 3. Методика обработки спектров.583.1. Примеры спектров поглощения и постановка задачипо их обработке.583.2. Основные соотношения для полинейного (“line by line”) расчетаспектров.613.3. Проблема выбора параметров линий.633.4. Программное обеспечение и некоторыерезультаты его использования.6533.5.

Метод коррекции базовой линии.68Глава 4. Экспериментальное исследование столкновительноиндуцированного поглощения ИК-радиации кислородом, азотом,углекислым газом и смесью О2+СО2 при различных температурах.714.1. Хронология эксперимента и некоторые дополнительные детали.714.2. Кислород: профили полосы 1←0 и зависимость коэффициентапоглощения и интегральной интенсивности от плотности газаи температуры.744.3. Азот: профили полосы и зависимость коэффициентапоглощения и интегральной интенсивности от плотности газаи температуры.814.4. Углекислый газ: профили полос Ферми-диады и зависимостькоэффициента поглощения и интегральной интенсивности отплотности газа и температуры.864.5.

Углекислый газ: выделение полос Ферми-триады 2(ν1, 2ν2).934.6. Экспериментальное исследование столкновительно-индуцированногопоглощения в смеси углекислого газа с кислородом.99Глава 5. Экспериментальное исследование континуальногопоглощения ИК-радиации чистым водяным паром в окнахпрозрачности атмосферы 10 и 4 μm при различных температурах.1085.1. Хронология эксперимента и некоторые дополнительные детали.1085.2. Континуум водяного пара в области окна прозрачности 10 μm.Условия и технология измерений.1105.3.

Континуум водяного пара в области окна прозрачности 10 μm.Оперативный метод определения бинарных коэффициентовконтинуального поглощения.1135.4. Континуум водяного пара в области окна прозрачности 10 μm.Детальный анализ спектрального хода.11945.5. Континуум водяного пара в области окна прозрачности 10 μm.Сопоставление результатов из различных источников.1235.6. Континуум водяного пара в области окна прозрачности 4 μm.Условия регистрации спектров.1285.7. Континуум водяного пара в области окна прозрачности 4 μm.Зависимость поглощения от плотности газа и анализспектрального хода.1295.8. Континуум водяного пара в области окна прозрачности 4 μm.Анализ температурной зависимости.1385.9. Обобщение.140Глава 6.

Экспериментальное исследование континуального поглощенияИК-радиации водяным паром в смеси с азотом в окнахпрозрачности атмосферы 10 и 4 μm при различных температурах.1426.1. Хронология эксперимента и некоторые дополнительные детали.1426.2. Окно 10 μm. Условия измерений и бинарные коэффициентыпоглощения.1436.3. Окно 10 μm. Спектральный ход смешанного континуума исопоставление с результатами из других источников.1446.4. Окно 4 μm. Условия измерений и бинарные коэффициентыпоглощения.1486.5.

Окно 4 μm. Спектральный ход смешанного континуума исопоставление с результатами из других источников.1536.6. Окно 4 μm. Реконструкция профиля полосы 1←0 азота,индуцированной столкновениями с молекулами Н2О.1576.7. Обобщение.161Глава 7. Происхождение континуума и роль димеров водяного парав его формировании.1637.1. Континуум, как совокупный вклад «далеких крыльев» линий.16357.2. Континуум, как суперпозиция широких бесструктурных полоспоглощения димеров водяного пара.1657.3. Континуум, как суперпозиция столкновительно–индуцированныхкомпонент колебательно-вращательных полос водяного пара.1667.4. Дополнительные факты в поддержку предложеннойинтерпретации континуума.

О значительном взаимном усиленииконтинуального-индуцированного поглощения ИК-радиации всмеси водяного пара с углекислым газом.1717.5. О регулярной волновой модуляции профилейиндуцированных полос азота и кислорода.181Заключение.183Список литературы.1856Введение.1. Общая характеристика работы.Внастоящейэкспериментальногоработепредставленыисследованиярезультатыиндуцированноголабораторного(континуального)поглощения инфракрасного излучения основными атмосферными газамивключая азот, кислород, водяной пар, углекислый и угарный газы.Объектамиисследованияявлялисьосновные1←0столкновительно-индуцированные полосы О2 и N2, полосы (ν1, 2ν2) и 2(ν1, 2ν2) СО2,континуальноепоглощениеводянымпаромвокнахотносительнойпрозрачности его спектра 10 и 4 µm, а также поглощение в несколькихразрешенных полосах окиси и двуокиси углерода.

Регистрация спектровпоглощения осуществлялась в разное время на кафедре молекулярнойспектроскопии физического факультета С.-Петербургского государственногоуниверситета (1978-1980), в лаборатории атмосферной спектроскопииИнститутаэкспериментальнойметеорологии(ИЭМ),Федеральногогосударственного бюджетного учреждения (ФГБУ) «НПО «Тайфун» (19852012) и в Национальном институте стандартов и технологий в США (20012011). Измерения проводились в средней инфракрасной (ИК) областиволновых чисел от 800 до 3500 см-1 и охватывали широкий диапазон условийпо температуре и плотности газов. Обработка результатов измерений иподготовка публикаций выполнены в основном в ИЭМ, ФГБУ «НПО«Тайфун».2.

Краткое вступление в тему диссертации.Линейчатые инфракрасные спектры поглощения молекулярных газовдостаточно хорошо изучены к настоящему времени благодаря развитиювычислительной техники и спектрального приборостроения, в частности,благодаря созданию Фурье-спектрометров высокого разрешения. Примерлинейчатого спектра (основная колебательно-вращательная полоса ν37углекислого газа) представлен на Рис. 1. В данном масштабе шкалы абсцисслинии поглощения выглядят как направленные вверх острые пики, тогда какпри растяжении шкалы они принимают обычную колоколо-образную форму.Absorbance, a.u.54Θ = 311 K32102280230023202340236023802400-1Wavenumber, cmРис.

1. Спектр поглощения углекислого газа в области полосы ν3.Результатомисследованияспектровявляютсяэкспериментальноизмеренные параметры линий, к которым относятся их интенсивность,положение в спектре (частота, или волновое число), коэффициентыуширения и сдвига, а также теоретические модели, связывающие этипараметры со структурой молекул и динамикойих колебательно-вращательного движения. Основополагающие сведения о молекулярныхспектрах и их связи со структурой и симметрией молекул могут бытьпочерпнуты в широко известных монографиях Г. Герцберга [1-2]. Параметрылиний поглощения скомпилированы в различных (в зависимости отпредназначения) базах данных.

Одной из наиболее популярных средиширокого круга пользователей является база данных HITRAN [3]<http://www.cfa.harvard.edu/HITRAN>. База включает параметры линийпоглощения более 40 присутствующих в атмосфере Земли молекулярных8газов и предназначена для численного моделирования линейчатых спектровв условиях, близких к атмосферным.Индуцированные (континуальные) полосы поглощения наблюдаютсяв ряде случаев, когда вращательные или колебательно-вращательныепереходывизолированныхмолекулахоказываютсязапрещенывэлектрическом дипольном приближении в силу свойств симметрии волновыхфункций.

Это в первую очередь индуцированные спектры двухатомныхгомоядерных молекул H2, O2 и N2, а также индуцированные полосыпоглощения некоторых многоатомных молекул с высокой симметриейравновесных конфигураций: CO2, CH4, C2H2 и др. В качестве примера на Рис.2 воспроизведен контур основной столкновительно-индуцированнойполосы поглощения (СИПП) кислорода.C*106, cm-1amagat-2543Θ = 271 K21013501450155016501750-1Wavenumber, cmРис. 2. Полученный в настоящей работе профиль основной СИППкислорода при температуре 271 К.

Тонкие вертикальные линии показываютструктуру спектра для правил отбора ΔJ = 0, ± 2.Профили индуцированных полос, как видно из рисунка, являютсядостаточно гладкими (континуальными), напоминают плавную огибающуювращательных ветвей (O, Q и S в случаях азота и кислорода) со слабой9волнообразной модуляцией, происхождение которой является в настоящеевремя предметом дискуссии. Возникновение индуцированных спектровсвязывается с нарушением свойств симметрии состояний поглощающеймолекулыподстолкновений.воздействиеммолекулСпектральнымокруженияпроявлениямвходепарныхмежмолекулярныхвзаимодействий в газовой фазе посвящены монографии Л. Фроммхольда [4]и Ж.-М.

Артмана и др. [5]. Характерной особенностью столкновительноиндуцированного спектра является квадратичная зависимость коэффициентапоглощения K (cm-1) от плотности газа ρ в ед. amagat (1 amagat = 2.6868Е19molec/cm3):K (ν , Θ) = − ln T (ν , Θ)L−1 = C (ν , Θ)ρ 2 .(1)- волновое число (cm-1), Θ - температура газа (К), TЗдесь ν-монохроматическое пропускание образца при толщине поглощающего слоя L (сm), C - бинарный коэффициент поглощения в ед.

сm-1amagat-2. Длясмесикоэффициентдвухгазов(азотаикислорода,например)индуцированного поглощения складывается из трех частей:K (ν , Θ) = Cs (ν , Θ)ρ s2 + Csf (ν , Θ)ρ s ρ f + C f (ν , Θ)ρ 2f ,(2)где бинарный коэффициент поглощения C sf (ν , Θ ) описывает взаимноевлияние газов на поглощение в области их индуцированных полос.Примеромисследованиятакоговлиянияявляетсяработа[6],представляющая экспериментальные данные и результаты теоретическогомоделированияC sf (ν , Θ )в области основных индуцированных полоспоглощения в смеси N2+O2.

Следует отметить, что соотношения (1, 2)записаны в бинарном приближении, когда спектральными проявлениямиодновременного взаимодействия трех и более молекул можно пренебречь.Континуум водяного пара (the water vapor continuum) – историческисложившееся название экспериментально наблюдаемого избыточного (extraabsorption) поглощения в полосах и окнах прозрачности спетра Н2О посравнению с результатом полинейного (line by line) расчета с контуром10Лоренца и параметрами линий из существующих баз данных.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации