Вращательные уровни заселенность

Схема нижних колебательных уровней молекулы СО2 представлена на рис. 35.17. Инверсия заселенностей может создаваться между уровнями 4, з и 4, 2. Справа показан энергетический уровень молекулы азота, близкий к уровню 4 молекулы углекислого газа (разность между ними составляет 18 см" ). Генерация может возникать на переходах Е - Ез (Л=10,6 мкм) и Е - Ез (Я=9,6 мкм). В действительности, если учесть вращательные уровни, то ясно, что генерация состоит из двух серий линий с центрами при 1 = 10,6 мкм и Яг = 9,6 мкм. [c.291]

Рис. 4.14. Результаты численного расчета заселенности вращательных уровней молекулы СО

Как можно видеть, достигнутая плотность возбужденных состояний пропорциональна плотности заселенности нижнего уровня до облучения. Следовательно, если возбуждены два перехода (на двух хорощо разделенных вращательных уровнях основного электронно-колебательного состояния), то отношение двух результирующих интенсивностей излучения, вызванных флюоресценцией в общей колебательной полосе, будет прямо пропорционально отношению начальных заселенностей нижних уровней. Тем самым в соответствии с уравнением [c.383]

Интенсивность отдельной линии вращательного спектра, излучаемой в условиях оптически тонкого слоя при переходе с верхнего состояния с колебательным и вращательным квантовыми числами ь и ] на нижнее с квантовыми числами и и У", выражается произведением величины энергии кванта с/гг на заселенность верхнего уровня перехода и на вероятность перехода Л [c.245]

Учитывая условия, существующие в плазме при локальном термодинамическом равновесии, можно выразить заселенность верхнего уровня через температуру Т плазмы, квантовые числа уровней и вращательную постоянную Вц, определяемую моментом инерции данной молекулы. Тогда выражение (5.22) можно представить в виде [c.245]

Схема уровней молекулы СО2 показана на рис. 4.13. Она имеет вид ряда постепенно сближающихся с ростом энергии колебательных уровней, каждый из которых представляет в свою очередь набор вращательных подуровней. Аналогично молекуле СО2 из-за малого расстояния между вращательными подуровнями и эффективного обмена энергий между ними при столкновениях распределение молекул СО по вращательным подуровням описывается формулой Больцмана (4.4). Из этой формулы видно, что наиболее благоприятные условия создания инверсии имеют место для переходов Р-ветви, т. е. с Д/ = = + 1. Согласно (4.4) отношение заселенностей двух [c.151]

Во сколько раз будет отличаться интенсивность стоксовых линий по сравнению с антистоксовыми в случае вращательного (2— О и 22—20) и колебательного (1—0) КР-спектров молекулы О2 при температуре 300 и 1000 К, если принять, что интенсивность спектра определяется только заселенностью уровней. Молекулярные постоянные приведены в Приложении V. [c.243]

Многие авторы теоретически исследовали причины уширения спектральных линий Наиболее полно уширение вращательных линий микроволнового спектра рассмотрел Андерсон [ ]. Лазарев [ ] применил результаты Андерсона для вращательных линий комбинационного рассеяния с наиболее заселенными уровнями. [c.315]

При рассмотрении случая стационарного насыщения невырожденного КВ-перехода в молекулярной среде необходимо учитывать наличие двух каналов релаксации заселенности уровней — колебательного и вращательного. При этом задача выходит за рамки двухуровневой схемы и насыщение перестает описываться единственным параметром / . [c.102]

Практическая возможность достижения частичной инверсной заселенности в СО во многом обусловлена специфичным характером заселенности вращательных уровней молекулы СО, связанным с ее ангармонизмом, и большим числом каналов эффективного обмена энергий между колебательными, а также колебательными и поступательными степенями свободы. Из-за уменьшения расстояния между соседними уровнями вероятности столкновений с передачей энергий возбуждения от частиц с малым к частицам с большим колебательным числом V превышает вероятность обратного процесса, требующего преодоления энергетического барьера, равного разнице энергий колебательных квантов с различными V. Это обстоятельство должно приводить к более пологому распределению N v). (В отсутствие ангармониз-ма N v) exp —ё /кТ,). [c.152]

В ряде исследований отмечается (см., например, [2]), что количественное сравнение интегральных интенсивностей газов и жидкостей при одинаковых температурах является некорректным, поскольку природа и характер их температурных зависимостей различны (см. рис. 53). Согласно представлениям многих исследователей, уменьшение интенсивности ИК-полос жидкостей и растворов с ростом температуры связано в первую очередь с ослаблением влияния среды на молекулу. Возрастание же интегрального поглощения газов в этих условиях определяется преимущественно их внутренними свойствами распределением по уровням вращательной энергии, ан-гармонизмом колебаний и другими факторами 1 Интегральные интенсивности полос колебательного поглощения газа и жидкости (пересечение кривых на рис. 53) совпадают при температуре, когда обе системы находятся в неодинаковых условиях. При увеличении 1 интегральное поглощение жидкости стремится к некоторому предельному значению А, совпадающему с таковым для газовой фазы в области невысоких температур (заселенными оказываются лишь самые низкие вращательные уровни). Поэтому весьма целесообразным представляется сравнение интегральных интенсивностей жидкостей (растворов) с величиной А газовой фазы, полученной путем экстраполяции кривой Ao t) в область низких температур. При таком подходе эффект влияния среды на интенсивность ИК-полос поглощения можно оценить в наиболее чистом [c.135]

Множитель (2/+1) перед экспонентой возникает вследствие вырождения уровня, поскольку вращательный уровень с квантовым числом / имеет (2/+ 1)-кратное вырождение. Рассматривая в качестве примера В = 0,5 см- и полагая кТ — 209 см (комнатная температура), можно показать, что распределение населенности между различными вращательными подуровнями данного колебательного уровня (скажем, основного состояния) соответствует рис. 2.27. Заметим, что благодаря наличию в выражении (2.177) множителя (2/+1) более всего заселен не основной уровень (7 = 0), а тот, вращательное квантовое число / которого, как нетрудно показать из выражения (2.177), удовлетворяет условию 2/ + 1 = 2kTIB) / . [c.96]

В данной работе для исследования неравновесных эффектов и определения переносных свойств в многоатомных газах типа СОа использовался аппарат кинетической теории многотемпературной релаксации на основе обобщенного уравнения Больцмана с учетом поступательных, вращательных и колебательных степеней свободы, развитый ранее для двухатомных газов Ц]. Преимуществом такого подхода является то, что релаксационные уравнения для заселенностей колебательных уровней во всех приближениях получаются вместе с гидродинамической системой, структура которой зависит только от принятых предположений о расположении по порядку величины соответствующих времен или длин релаксации. Предполагалось, что поступательные и вращательные степени свободы релаксируют быстро, а колебательные — медленно, но с различными скоростями для разных мод колебаний, причем передача колебательной энергии в процессе соударений происходила по законам гармонического осциллятора. [c.105]

Этот процесс возможен только в случае, когда энергия возбуждения атома Не превосходит энергию ионизации и последующего иона М+. При газодинамическом возбуждении активной среды инверсная заселенность возникает за счет различия времен релаксации уровней в протекающем через сверхзвуковое сопло нагретом газе. В результате генерации тепловая энергия преобразуется в энергию когерентного излучения. Хотя КПД (1 %) и энергосъем (25 Дж/г) для газодинамических лазеров относительно невелики, их энергетическая перспективность определяется возможностью обеспечения значительного расхода газа и удобством непосредственного использования продуктов сгорания различных топлив. Газодинамические лазеры являются самыми мощными лазерами (200 кВт), работающими на колебательно-вращательных переходах молекул (СО2, NgO, СО2, СО). В последние годы все более широкое развитие получают комбинированные способы создания неравновесной среды в газодинамических лазерах. Можно выделить три направления газодинамическое с селективным возбуждением, электро-газодинамическое. При химическом возбуждении инверсия населенностей создается в результате экзотермических химических реакций, в которых образуются возбужденные атомы, молекулы, радикалы. Газовая среда удобна для химического возбуждения тем, что реагенты легко и быстро перемешиваются и легко транспортируются. Химические лазеры интересны тем, что в них происходит прямое преобразование химической энергии в энергию электромагнитного излучения, без необходимости использования электрической энергии. [c.42]

Рис. 1.13. Графики а — статистического веса б — больцмановского фактора в — относи тельной заселенности врашг те льных уровней энергии молекулы СО при 300 К, 1000 К и 2300 К в зависимости от вращательного квантового числа /

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...