Том 14, номер 09, статья № 21

Аннотация:

Несколько неожиданная гипотеза Ферми-распределения флуктуаций фотонов, связанных с двухуровневой системой, выбрана для объяснения экспоненциальной формы контура линии поглощения в далеких крыльях. Предпочтение отдается исследованиям свойств прямого взаимодействия излучения с веществом, находящимся в случайном тепловом движении, а не влиянию межмолекулярного взаимодействия на форму контура линии. Получена простая экспоненциальная форма далеких крыльев линий поглощения. Представлены примеры моделирования поглощения в широких спектральных интервалах от 442 до 9648 cм^-1 как для чистого углекислого газа, так и для его смесей СО₂-Y с различными уширяющими газами Y, где Y - одна из нижеперечисленных молекул: N₂, H₂, He, Ne, Ar, Xe.

Список литературы:

 1.    Winters B.H., Silverman S., and Benedict W.S. Line Shape in the Wing Beyond the Band Head of the 4.3 mm Band of CO₂ // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 1964. V. 4. P. 527–537.
 2.    Burch D.E., Gryvnak D.A., Patty R.R., and Bartry C.E. Absorbing of Infrared Radiant Energy by CO₂ and H₂O. IV. Shapes of Collision-Broadened CO₂ Lines // J. Opt. Soc. Amer. 1969. V. 59. № 3. P. 267–280.
 3.    Арефьев В.Н., Дианов-Клоков В.И., Радионов В.Ф, Сизов Н.И. Лабораторные измерения ослабления излучения СО₂-лазера чистым водяным паром // Оптика и спектроскопия. 1975. T. 39. № 5. C. 982–983.
 4.    Буланин М.О., Булычев В.П., Гранский П.В., Коузов А.П., Тонков М.В. Исследование функции пропускания CO₂ // Проблемы физики атмосферы. Вып. 13. / Под ред. К.Я. Кондратьева. Л.: Изд-во ЛГУ, 1976. C. 14–24.
 5.    Roberts R.E., Selby J.E.A., and Biberman L.M. Infrared continuum absorption by atmospheric water vapor in the 8–12 mm window // Appl. Opt. 1976. V. 15. № 9. P. 2085–2090.
 6.    Москаленко Н.И., Зотов О.В. Новые экспериментальные исследования и уточнение функции спектрального пропускания углекислого газа: параметры линий // Изв. АН СССР. Физ. атмосф. океана. 1977. T. 13. № 5. C. 488–498.
 7.    Clough S.A., Kneizys F.X., and Davies R.W. Line shape and the water vapor continuum // Atmos. Res. 1989. V. 23. P. 229–241.
 8.    Fomin V.V. and Tvorogov S.D. Formation of the wing contour of spectral lines broadened by foreign gas: analysis of exponential decrease of continuous absorption beyond the band of 4.3 mm band of CO₂ // Appl. Opt. 1973. V. 12. № 3. P. 584–589.
 9.    Гальцев А.П. Определение функции корреляции флуктуации частоты по измерениям поглощения в далеких крыльях линий // Оптика и спектроскопия. 1974. T. 36. № 2. С. 309–314.
10.    Тонков М.В., Филиппов Н.Н. Теория контура колебательно-вращательных линий в газах // Оптика и спектроскопия. 1979. T. 46. № 2. C. 249–255.
11.    Тонков М.В., Филиппов Н.Н. Влияние взаимодействий молекул на форму колебательно-вращательных полос в спектрах газов. Свойства спектральной функции // Оптика и спектроскопия. 1983. T. 54. № 5. C. 801–806.
12.    Телегин Г.В., Фомин В.В. О возможности аналитической аппроксимации формы линии в колебательно-вращательных спектрах молекул. Препр. / Институт оптики атмосферы (Томск). 1979. № 26.
13.    Телегин Г.В., Фомин В.В. Расчет коэффициентов поглощения в спектре СО₂. Периферия полос 4,3; 2,7; 1,4 мкм // Оптика и спектроскопия. 1980. T. 49. № 4. С. 668–675.
14.    Телегин Г.В., Фомин В.В. Восстановление температурных вариаций эффективного межмолекулярного потенциала из спектральных измерений поглощения инфракрасного излучения // Ж. физ. химии. 1983. T. 57. № 7. C. 1723–1727.
15.    Boulet C., Robert D., and Galatry L. On calculation of the molecular line shape in the wings // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 1978. V. 20. № 4. P. 371–377.
16.    Boulet C., Robert D., and Galatry L. Influence of finite duration of collisions on the infrared line shape // J. Chem. Phys. 1980. V. 72. № 1. P. 751–769.
17.    Bulanin M.O., Dokuchaev A.B., Tonkov M.V., and Filippov N.N. Influence of line interference on the vibration-rotation band shapes // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 1984. V. 31. № 6. P. 521–543.
18.    Filippov N.N. and Tonkov M.V. Kinetic theory of band shapes in molecular spectra of gases: Application to band wings // J. Chem. Phys. 1998. V. 108. № 9. P. 3608–3619.
19.    Ma O. and Tipping R.H. The distribution of density matrices over potential energy surfaces: Application to the calculation of the far-wing line shapes for CO₂ // J. Chem. Phys. 1998. V. 108. № 9. P. 3386–3399.
20.    Ma O. and Tipping R.H. The averaged density matrix in the coordinate representation: Application to the calculation of the far-wing line shapes for H₂O // J. Chem. Phys. 1999. V. 111. № 1. P. 1–13.
21.    Ma O. and Tipping R.H. Theoretical far-wing line shape and absorption for high-temperature CO₂ // Appl. Opt. 1999. V. 38. № 3. P. 599–604.
22.    Fano U. Pressure Broadening as Prototype of Relaxation // Phys. Rev. 1963. V. 131. № 1. P. 259–268.
23.    Rosenkranz P.W. Pressure broadening of rotational bands. I. A statistical theory // J. Chem. Phys. 1985. V. 83. № 12. P. 6139–6144.
24.    Smith E.W., Giraud V., and Cooper J. A semiclassical theory for spectral line broadening in molecules // J. Chem. Phys. 1976. V. 65. № 4. P. 1256–1267.
25.    Творогов С.Д., Несмелова Л.И. Радиационные процессы в крыльях полос атмосферных газов // Изв. АН СССР. Физ. атмосф. океана. 1976. Т. 12. № 6. С. 627 – 633.
26.    Несмелова Л.И., Творогов С.Д., Фомин В.В. Спектроскопия крыльев линий. Новосибирск: Наука, 1977. 141 с.
27.    Фомин В.В. Молекулярное поглощение в инфракрасных окнах прозрачности. Новосибирск: Наука, 1986. 234 с.
28.    Несмелова Л.И., Родимова О.Б., Творогов С.Д. Контур спектральной линии и межмолекулярное взаимодействие. Новосибирск: Наука, 1986. 215 с.
29.    Несмелова Л.И., Родимова О.Б., Творогов С.Д. Температурная зависимость коэффициента поглощения за кантом полосы 4,3 мкм СО₂ // Докл. АН СССР. 1987. Т. 294. № 1. С. 68–71.
30.    Балеску Р. Равновесная и неравновесная статистическая механика. Т. 2. М.: Мир, 1978. 299 с.
31.    Golovko V.F. Dispersion formula and continuous absorption of water vapor // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 2000. V. 65. № 4. С. 621–644.
32.    Golovko V.F. Hypothetical Dispersion Quantum Effects for Coherent Forward Propagating Radiation in Transparent and Semitransparent Medium // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 2000. V. 65. № 6. P. 821–834.
33.    Докучаев А.Б., Павлов А.Ю., Тонков М.В. Форма полосы n₃ вблизи канта // Оптика и спектроскопия. 1985. Т. 58. № 6. С. 1252–1255.
34.    Golovko V.F. Line shape narrowing in carbon dioxide at high pressures. 2001. 8 p. (e-preprint/arXiv:quant-ph/ 0107097, http://arXiv.org/abs/quant-ph/0107097).
35.    Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т. 5. Статистическая физика. Ч. 1. 3-e изд. (доп. Е.М. Лифшицем и Л.П. Питаевским) М.: Физматгиз, 1976. 684 с.
36.    Арефьев В.Н., Дианов-Клоков В.И. Ослабление излучения 10,6 мкм водяным паром и роль димеров (H₂O)₂ // Оптика и спектроскопия. 1977. Т. 42. № 5. С. 849–855.
37.    Hartmann J.-M. and Perrin M.Y. Measurements of pure CO₂ absorption beyond the n₃ bandhead at high temperature // Appl. Opt. 1989. V. 28. № 13. P. 2550–2553.
38.    Jacquinet-Husson N., Arié E., Ballard J., Barbe A., Bjoraker G., Bonnet B., Brown L.R., Camy-Peyret C., Champion J.-P., Chédin A., Chursin A., Clerbaux C., Duxbury G., Flaud J.-M., Fourrie N., Fayt A., Graner G., Gamache R., Golman A., Golovko V., Guelachvilli G., Hartmann J.-M., Hilico J.C., Hillman J., Lefevre G., Lellouch E., Mikhailen­ko S.N., Naumenko O.V., Nemtchinov V., Newnham D.A., Nikitin A., Orphal J., Perrin A., Reuter D.C., Rins­land C.P., Rosenmann L., Rothman L.S., Scott N.A., Sel­by J., Sinitsa L.N., Sirota J.M., Smith A.M., Smith K.M., Tyuterev Vl.G., Tipping R.H., Urban S., Varanasi P., and Weber M. The 1997 spectroscopic GEISA databank // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 1999. V. 62. № 2. P. 205–254.
39.    Rothman L.S., Rinsland C.P., Goldman A., Massie S.T., Edwards D.P., Flaud J.-M., Perrin A., Camy-Peyret C., Dana V., Mandin J.-Y., Schroeder J., McCann A., Gamache R.R., Wattson R.B., Yoshino K.V., Jucks K.W., Brown L.R., Netchinov V., Varanasi P. The HITRAN molecular spectroscopic database and HAWKS (HITRAN Atmospheric WorKStation): 1996 edition // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 1998. V. 60. № 5. P. 665–710.
40.    Burch D.E. Absorption of Infrared Radiant Energy by CO₂ and H₂O. III. Absorption by H₂O between 0.5 and 36 cm^–1 (278 m – 2 cm) // J. Opt. Soc. Amer. 1968. V. 58. № 10. P. 1383–1394.
41.    Burch D.E. Continuum absorption by H₂O. Hansom AFB, Massachusetts. 1982. 47 c. (Report AFGL-TR-81-0300).
42.    Burch D.E. and Gryvnak D.A. Continuum absorption by H₂O vapor in the infrared and millimeter regions // Atmospheric Water vapor (eds. A.Deepak, T.D. Wilkerson, and L.H. Ruhnke). NY: Academic Press Inc., 1980. P. 47–76.
43.    Golovko V.F. Application of the nonlinear absorption for calculations of shapes of the extreme wings of CO₂ lines in the spectral regions near 2400, 3800, and 7000 cm^–1 // Межд. симп. «IRS-2000. Current Problems in Atmospheric Radiation»: Тезисы докл. Изд. СПб. ун-та, 2000. P. 128; «IRS-2000. Current Problems in Atmospheric Radiation». A. DEEPAK Publishing. 2001.