XH_n型分子的紅外光譜、勢(shì)能面和偶極矩面研究.pdf

1、作為一門古老而又充滿活力的學(xué)科,分子光譜學(xué)經(jīng)過(guò)一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展已日益成熟。人們通過(guò)分子光譜了解分子結(jié)構(gòu)和內(nèi)部相互作用,并廣泛應(yīng)用于光化學(xué)、天文和環(huán)境科學(xué)等研究領(lǐng)域。高靈敏度和高分辨率光譜技術(shù)的發(fā)展讓科學(xué)家們得以精細(xì)地獲得分子光譜,了解分子內(nèi)部的精細(xì)相互作用。
　　天文學(xué)和大氣學(xué)的研究需要分子吸收光譜的信息,吸引光譜學(xué)家們的實(shí)驗(yàn)和理論研究。但是目前實(shí)驗(yàn)上存在一些困難,例如要記錄超高溫(>2000K)吸收光譜是非常困難的,而恒星大氣吸收

2、主要是超高溫環(huán)境下的。近年來(lái)計(jì)算機(jī)技術(shù)和從頭算方法的發(fā)展,人們能夠精確計(jì)算小分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),如勢(shì)能面、偶極矩面等。目前用高階相關(guān)理論計(jì)算小分子勢(shì)能面和偶極矩面,建立分子精確哈密頓量和模型和偶極矩模型,利用變分法或高階Van Vleck微擾論,可以精確計(jì)算分子的能級(jí)、波函數(shù),以及分子的光譜強(qiáng)度,從而理論上幫助解析實(shí)驗(yàn)光譜,解釋分子吸收光譜的一些特殊實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,預(yù)測(cè)高溫和同位素分子的吸收光譜譜線位置。
　　本論文的研究工作集中在實(shí)驗(yàn)和

3、理論研究分子的勢(shì)能和偶極矩面,特別針對(duì)XHn型分子。
　　在第二和三章中,我們采用量化從頭算方法理論計(jì)算了XHn型分子的勢(shì)能面和偶極矩面,在理論預(yù)測(cè)結(jié)果幫助下分析了SiH2Cl2分子的振動(dòng)吸收光譜,構(gòu)造約化的鍵振子偶極矩模型研究XHn型分子的XH伸縮振動(dòng)光譜強(qiáng)度.
　　在第四章,我們記錄了水和硫化氫五種同位素分子的高分辨吸收振轉(zhuǎn)光譜;在H2O分子高精度從頭算研究結(jié)果的幫助下分析歸屬了水的轉(zhuǎn)動(dòng)吸收光譜,得到大量的光譜數(shù)據(jù)用以精

4、細(xì)水分子的勢(shì)能和偶極矩面;采用有效振轉(zhuǎn)哈密頓量全局?jǐn)M合D2S分子的振轉(zhuǎn)能級(jí)得到一套描述所有振轉(zhuǎn)能級(jí)的光譜參數(shù)。 在第一章中,我們描述了本論文中涉及到的理論、模型和處理方法等背景知識(shí)。首先簡(jiǎn)單比較了簡(jiǎn)正坐標(biāo)和內(nèi)坐標(biāo)下的哈密頓量;并分別介紹了XHn(n≥2)分子的XH伸縮振動(dòng)哈密頓量,XHnY4-n(n=1,2)分子的XH伸縮和彎曲振動(dòng)哈密頓量以及小分子X(jué)Hn(n=2,3)分子(3n-6)維哈密頓量的MORBID模型;同時(shí)給出了采用微擾論方