научная статья по теме РАДИАЦИОННЫЕ ПЕРЕХОДЫ ПРИ СТОЛКНОВЕНИЯХ H + H- Химия

Текст научной статьи на тему «РАДИАЦИОННЫЕ ПЕРЕХОДЫ ПРИ СТОЛКНОВЕНИЯХ H + H-»

ХИМИЧЕСКАЯ ФИЗИКА, 2015, том 34, № 8, с. 92-93

= ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

УДК 539.186

РАДИАЦИОННЫЕ ПЕРЕХОДЫ ПРИ СТОЛКНОВЕНИЯХ Н + Н-© 2015 г. А. З. Девдариани1, 2*, А. В. Дадонова2

1Санкт-Петербургский государственный институт 2Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена, Санкт-Петербург

*Е-таП: snbrn2@yandex.ru Поступила в редакцию 09.11.2014

Реакция Н + Н- ^ Н + Н- + йю может рассматриваться как пример связанно-связанных переходов в квазимолекулах, которые образуются при столкновениях невозбужденных частиц. Цель данной работы — расчет спектральных профилей, которые формируются при столкновениях Н + Н-.

Ключевые слова: спектральные профили, модель потенциала нулевого радиуса, кривые потенциальной энергии, дипольный момент перехода, функция Ламберта Ж.

БОТ: 10.7868/80207401X15080063

ВВЕДЕНИЕ

Данная работа направлена на теоретическое исследование радиационных переходов при медленных симметричных столкновениях стабильных отрицательных ионов с нейтральными атомами. В физике атомных столкновений достаточно хорошо изучен процесс резонансной перезарядки: А + А- ^ А- + А. В рамках адиабатического подхода процесс может рассматриваться как результат развития системы в четном и нечетном адиабатических состояниях квазимолекулы, которая формируется при столкновении. При таком подходе излучение можно представить как следствие дипольного перехода между двумя квазимолекулярными состояниями противоположной четности. Ниже мы следуем именно этому подходу.

СВЯЗАННО-СВЯЗАННЫЕ ПЕРЕХОДЫ

Основные особенности спектральных профилей, которые формируются в процессе перезарядки, рассмотрим на примере столкновений Н + Н-. В соответствии с адиабатическим подходом для расчета излучения предварительно необходимо определить квазимолекулярные уровни энергии и дипольный момент оптического перехода [1]. Известно [2], что отрицательный ион водорода может быть описан с разумной точностью в рамках модели потенциала нулевого радиуса. Поэтому для расчета энергетических термов и дипольного момента в зависимости от межатомного расстояния был использован трехмерный вариант модели [3, 4].

Отметим, что модель потенциала нулевого радиуса была использована в работе [5] для анализа

проблем, которые возникают при расчете обменной энергии в положительном молекулярном

ионе Н+. Было отмечено, что обменная энергия в модели потенциала нулевого радиуса может быть выражена через функцию Ламберта, которая в последнее время привлекает большое внимание [6] и является решением уравнения

г = Ж (г) ехр (Ж (г)).

(1)

В рассматриваемом случае отрицательного молекулярного иона его основные характеристики также могут быть выражены через функцию Ламберта. Например, энергетические термы определяются следующей формулой:

и^И) = -1 х],и = - 2

а +

Ж [± ехр (-а Я)]'

Я

(2)

где -а2¡2 энергия связи электрона в отрицательном атомарном ионе.

Дипольный момент радиационных переходов между четным и нечетным состояниями в процессе перезарядки впервые был вычислен Малли-кеном в рамках метода линейной комбинации атомных орбителей (ЛКАО) [7]. В данной работе, в отличие от [3, 4], дипольный момент вычислялся непосредственно в рамках модели потенциала нулевого радиуса без каких-либо дальнейших упрощений.

Спектральный профиль в квазистатическом приближении описывается формулой

I (ю) = 4лЯ£

А (Яс) й Аи/йЯс

ехр I -

ии (Яс) > кГ ;

(3)

РАДИАЦИОННЫЕ ПЕРЕХОДЫ ПРИ СТОЛКНОВЕНИЯХ H + H—

93

I, 10 4 отн. ед.

25 -

20

15 -

10 -

10

15 20

R, a.e.

Зависимость спектральных профилей от межатомного расстояния при столкновениях Н + Н— для температур 1000 (1) и 1500 К (2).

где

, <* )=(^)2 « (л. )2

(4)

— коэффициент Эйнштейна для спонтанного излучения квазимолекул. Положение кондоновской точки Rc находится из уравнения

ди (Яс) = ю, (5)

которое, например при аЯ > 1, имеет решение

R. = 1WI 2 а-

а

ю

(6)

Зависимости спектральных профилей от межатомного расстояния при столкновениях Н + Н— для двух температур представлены на рисунке. Видно, что переходы сосредоточены в области сравнительно больших межатомных расстояний в (8^10)а0 или 103 см-1. Следует отметить, что значения температур на графиках в работе [3], описан-

ных по методу ЛКАО, должны быть заменены, т.е. 1000 ^ 1500 K.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе в рамках модели потенциала нулевого радиуса были рассмотрены связанно-связанные переходы в квазимолекулах, образованных сталкивающимися атомами и атомарными отрицательными ионами. Использованная модель, хотя и адекватна для описания отрицательных ионов, но одноэлектронная. Поэтому построенные одноэлектронные состояния должны быть приведены в соответствие с реальными состояниями H-. Качественное рассмотрение [8] показывает, что использованные выше четное и нечетное

состояния могут быть сопоставлены с 2 S ^„-состоя-ниями молекулярного иона, а граница континуума свободных состояний электрона, которую пересекает терм нечетного состояния, — с состоянием

Lu молекулы водорода.

Следует отметить два основных результата работы. Во-первых, при столкновении A + A— происходит излучение в отсутствие каких-либо электронных возбуждений в сталкивающихся частицах при больших расстояниях. Во-вторых, квазимолекулярные радиационные переходы приводят к образованию колебательно-вращательных состояний в молекуле H - на сравнительно больших межатомных расстояниях в (8^10)а0.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Девдариани А.З. // Оптика и спектроскопия. 1999. Т. 86. № 6. С. 954.

2. Демков Ю.Н., Островский В.Н. Метод потенциала нулевого радиуса в атомной физике. Л.: Изд-во ЛГУ, 1975.

3. Dadonova A.V., Devdariani A.Z. // J. Phys.: Conf. Series. 2012. V. 397. P. 012040.

4. Дадонова А.В., Девдариани А.З. // Вестн. СПбГУ. 2013. Сер. 4. Вып. 4. C. 155.

5. Scott T.C., Babb J.F., Dalgarno A.. Morgan III J.D. // J. Chem. Phys. 1993. V. 99. P. 2841.

6. Corless R.M., Connet G.H., Hare D.E.G., Jeffrey DJ., Knuth D.E. // Adv. Comput. Math. 1996. V 5. P. 329.

7. Mulliken R.S. // J. Chem. Phys. 1939. V. 7. P. 20.

8. Смирнов Б.М. Атомные стлкновения и элементарные процессы в плазме. М.: Атомиздат, 1968.

5

5

ХИМИЧЕСКАЯ ФИЗИКА том 34 № 8 2015

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Химия»