Том 33, номер 02, статья № 2

Аннотация:

Изучается зависимость изотропной поляризуемости a молекулы Н₂О от переменной q, описывающей изгибное колебание большой амплитуды в молекуле. Функция α(θ) выбрана в виде степенного ряда. Коэффициенты ряда подбирались из условия, чтобы матричные элементы <Ψ_nια(θ)ιψ_n> в базисе ангармонических волновых функций ψ_n(θ) совпадали со значениями поляризуемости α(n), найденными при анализе сдвигов линий поглощения молекулы в колебательных полосах n × ν₂ (n = 1–6) давлением азота, кислорода, воздуха и аргона. Для численного расчета волновых функций ψ_n(θ) использовалась потенциальная функция с низким барьером к линейной конфигурации молекулы. Проведен численный расчет вращательных вкладов в эффективную поляризуемость молекулы и дано сравнение полученного представления α(θ) с ab initio расчетами.

Ключевые слова:

молекула Н2О, поляризуемость, уширение и сдвиг спектральных линий

Список литературы:

1. Быков А.Д., Синица Л.Н., Стариков В.И. Экспериментальные и теоретические методы в спектроскопии водяного пара. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1999. 376 с.
2. Стариков В.И., Тютерев Вл.Г. Внутримолекулярные взаимодействия и теоретические методы в спектроскопии нежестких молекул. Томск: Изд-во «Спектр» ИОА СО РАН, 1997. 231 с.
3. Starikov V.I. Vibration-rotation interaction potential for H₂O–A system // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2015. V. 155. P. 49–56.
4. Shostak S.L., Muenter J.S. The dipole moment of water. II. Analysis of the vibrational dependence of the dipole moment in terms of a dipole moment function // J. Chem. Phys. 1991. V. 94. P. 5883–5890.
5. Mengel M., Jensen P. A theoretical study of the Stark effect in triatomic molecules: Application to H₂O // J. Mol. Spectrosc. 1995. V. 169. P. 73–91.
6. Luo Y., Agren H., Vahtras O., Jorgensen P., Spirko V., Hettema H. Frequency-dependent polarizabilities and first hyperpolarizabilities of H₂O // J. Chem. Phys. 1993. V. 98. P. 7159–7164.
7. Petrova T.M., Solodov A.M., Solodov A.A., Starikov V.I. Measurements and calculations of Ar-broadening and -shifting parameters of the water vapor transitions in the wide spectral region // Mol. Phys. 2017. V. 115. P. 1642–1656.
8. Starikov V.I., Petrova T.M., Solodov A.M., Solodov A.A., Deichuli V.M. Study of the H₂O dipole moment and polarizability vibrational dependence by the analysis of rovibrational line shifts // Spectochimica Acta. A. 2019. V. 210. P. 275–280.
9. Starikov V.I., Protasevich A.E. Effective polarizability operator for X₂Y-type molecules. Application to line width and line shift calculations of H₂O // J. Mol. Structure. 2003. V. 646. P. 81–88.
10. Hoy A.R., Mills I.M., Strey G. Anharmonic force constant calculations // Mol. Phys. 1972. V. 24. P. 1265–1290.
11. Murphy W.F. The ro-vibrational Raman spectrum of water vapour n₂ and 2n₂ // Mol. Phys. 1977. V. 33. P. 1701–1714.
12. Murphy W.F. The ro-vibrational Raman spectrum of water vapour n₁ and n₃ // Mol. Phys. 1978. V. 36. P. 727–732.
13. Avila G., Fernandez J.M., Mate B., Tejeda G., Montero S. Ro-vibrational Raman cross sections of water vapor in the OH stretching region // J. Mol. Spectrosc. 1999. V. 196. P. 77–92.
14. Avila G., Tejeda G., Fernandez J.M., Montero S. The Raman spectra and cross sections of the n₂ band of H₂O, D₂O, and HDO // J. Mol. Spectrosc. 2004. V. 223. P. 166–180.
15. Avila G., Tejeda G., Fernandez J.M., Montero S. The rotational Raman spectra and cross sections of H₂O, D₂O, and HDO // J. Mol. Spectrosc. 2003. V. 220. P. 259–275.
16. Avila G. Ab initio dipole polarizability surfaces of water molecule: Static and dynamic at 514.5 nm // J. Chem Phys. 2005. V. 122. 144310.
17. Loboda O., Ingrosso F., Ruiz-Lopez M.F., Reis H., Millot C. Dipole and quadrupole polarizabilities of the water molecule as a function of geometry // J. Comput. Chem. 2016. V. 37. P. 2125–2132.
18. Hougen J.T., Bunker P.R., Johns J.W.G. The vibration-rotation problem in triatimic molecules for a large-amplitude bending vibration // J. Mol. Spectrosc. 1970. V. 34. P. 136–172.
19. Стариков В.И. n₂ – зависимость вращательных вкладов в эффективный дипольный момент молекулы Н₂О и их влияние на коэффициенты уширения и сдвиг линий давлением буферных газов // Оптика и спектроскопия. 2019. Т. 127. С. 200–206.
20. Макушкин Ю.С., Тютерев Вл.Г. Методы теории возмущений и эффективные гамильтонианы в молекулярной спектроскопии. Новосибирск: Наука, 1984. 240 с.
21. Robert D., Bonamy J. Short range force effects in semiclassical molecular line broadening calculations // J. Phys. (Paris). 1979. V. 40. P. 923–943.
22. Leavitt R.P. Pressure broadening and shifting in microwave and infrared spectra of molecules of arbitrary symmetry: An irreducible tensor approach // J. Chem. Phys. 1980. V. 73, N 11. P. 5432–5450.
23. Стариков В.И., Лаврентьева Н.Н. Столкновительное уширение спектральных линий поглощения молекул атмосферных газов. Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 2006. 303 с.
24. Schmucker N., Trojan Ch., Giesen T., Schielder R., Yamada K.M.T., Winnewisser G. Pressure broadening and shift of some H₂O lines in the n₂ band: Revisited. // J. Mol. Spectrosc. 1997. V. 184. P. 250–256.
25. Toth R.A. Measurements and analysis (using empirical functions for widths) of air- and self-broadening parameters of H₂O // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2005. V 94. P. 1–50.