ArN2子振转光谱和势能函数的理论研究-分.pdfVIP

讲 学屯 ||l 第 41卷 第 14期 CHINESESCIENCEBUILETIN 1996年 7月 ／ 一 Ar-N2分子振转光谱和势能函数的理论研究 鄢 国庆 谢军楷 谢代前 ． L} 四川大学化学系 ，成都 610064 关键词 普 同位 坛 ；元 ^ 乙r ． j 已 Ar-N 体系的研究对大气化学有重要意义．近年来，通过分1子束散射实验 、相互作用维里 系数与温度的关系、气体的输运性质、场致效应和弛豫现象等的计算值与观测值的比较确定了 该体系的势能函数 CPV…，BTT J，M3SV13]．MMSVN)和 MMSV．J 这些 势能函数通常由 Morse函数，3次样条函数和 vanderWaals函数组成的分段函数来表达，它们分别具有不同的 势能参数值 ．最近，Jager和 Gerry 。71在分子束装置 中利用微波 Fourier变换光谱技术观测到 了Ar—N ，ArJ4N”N和 Ar一 2微波谱 ．得到了这些体系的振转跃迁频率 这些观测数据为研 究势能面的径 向关系提供了直接的依据 ．由于Ar— 分子的 vanderWaals键的离解能较低 (77．96cm )，其振动态在基频即出现大振幅振动，相应的波函数分布在势能面上很宽的区域 内，使得传统的分子光谱分析方法失效．也使得求解 vanderWaals分子 的核运动 Schr6dinger 方程 比稳定分子更加困难 ．本文应用离散变量表示方法 DVRIs]分别对这 5个势能函数计算 出Ar—N，体系的振转能级和波函数，通过振转激发态的跃迁频率的计算值与观测值的比较考 察这 5个势能函数的质量，从中选出最优的势能函数，并预测了一些 目前尚未观测到的谱带频 率，振转跃迁的谱线强度和同位素位移效应 ． 为了计算该体系的振转光谱性质，可 以把 Ar—N 的渡函数用离散变量表示 (DVR)基函数 来展开，并且 DVR基函数可从变换 (DVR—FBR)得到，而有限基组表示(FBR)基函数可 由正交 函数系构成．在计算中，我们取 Morse参量，R =11．6a0， =8．5×10。(a．u．)， =2．2× 10。(a．u．)(这里 R 是 vailderWaals键的径 向变量 R 的平衡值， 是它的离解能， 为它 的振动基频)，由此定义 了4O个类 Morse振子 函数组成 vanderWaals键 的径 向伸缩振动基 函 数，而弯曲振动基函数可 由50个 Legendre函数组成，转动基函数 由Winger转动D函数组成， VailderWaals分子 Ar—N 的振转能级和渡函数可 以用离散变量表示DVR方法计算得到． 1 Ar．N：的振转光谱与势能函数 由于Jager和Gerry 仅报道总角动量 (J)小于 5的振转束缚态间的跃迁频率 的超精细 结构的观测数据，因此这里应用 DVR方法对势能函数 CPV[，BTT[，M3SV[．MMSV[一和 MMSVJ5【计算了Ar—N2分子振转激发态间跃迁频率，其计算值与观测值的比较结果列于表 1 中 I9951206收搞，1996．03．1I收修改稿 国家 自然科学基金和高等学校博士学科点专项基金 资助项 目 1282 科 学 通 报 第 41卷 a) 跃迁频率单位为 cm 从表 1可见，对大部分振转激发态的跃迁，由MMSV所得 的频率 比其它势能函数所得的 频率更接近于实验结果 因此，在这 5个势能函数中，MMSV能更好地描述 Ar-N!的分子间 相互作用．这与 Benventi等人H通过 比较分子束散射数据、气体的输运性质、场致效应和弛 豫现象的计算与观测数据的比较所得结论一致． 2 Ar．N2的vanderwaals振动态 由于 目前尚未有Ar—N2的vanderWaals振动能级的观测结果报道，因此我们仍用ArN2 的型势能函数应用DVR方法计算得到