научная статья по теме РАДИАЦИОННЫЕ ВРЕМЕНА ЖИЗНИ СОСТОЯНИЙ V’1(3P2) МОЛЕКУЛ HGAR, HGKR, HGXE И ВЕРОЯТНОСТИ A(V,V) ПЕРЕХОДОВ V’1(3P2) V’’0+(1S0) Химия

Текст научной статьи на тему «РАДИАЦИОННЫЕ ВРЕМЕНА ЖИЗНИ СОСТОЯНИЙ V’1(3P2) МОЛЕКУЛ HGAR, HGKR, HGXE И ВЕРОЯТНОСТИ A(V,V) ПЕРЕХОДОВ V’1(3P2) V’’0+(1S0)»

ХИМИЧЕСКАЯ ФИЗИКА,, 2011, том 30, № 11, с. 73-78

ХИМИЧЕСКАЯ ФИЗИКА АТМОСФЕРНЫХ ЯВЛЕНИЙ

УДК 535.71

РАДИАЦИОННЫЕ ВРЕМЕНА ЖИЗНИ СОСТОЯНИЙ VI (3Р2) МОЛЕКУЛ HgAг, HgXe И ВЕРОЯТНОСТИ А ПЕРЕХОДОВ VI (3Р2) - У0+

© 2011 г. О. С. Алексеева1, А. З. Девдариани2*, А. Л. Загребин2, М. Г. Леднев1

1Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ", Санкт-Петербург 2Институт физики им. В.А. Фока Санкт-Петербургского государственного университета, Петергоф

*Е-тт: snbrn2@yandex.ru Поступила в редакцию 15.12.2010

В рамках полуэмпирического метода анализа квазимолекулярных термов с использованием экспериментальных потенциалов взаимодействия атомов Ы^ (б (3р)) с атомами Аг, Кг, Хе получены по-

3

тенциалы взаимодействия И§(б Р^) — Аг, Кг, Хе, с использованием которых вычислены радиационные времена жизни состояний VI (3Р2) молекул Ы^Аг, Ы^Кг, Ы^Хе, а также вероятности переходов

V1 (гР2) - ^"0 + (^0).

Ключевые слова: квазимолекулярные термы, потенциалы взаимодействия, вероятности переходов, времена жизни.

1. ВВЕДЕНИЕ

К настоящему времени для молекул Ы§Аг, Ы§Кг, Ы§Хе достаточно хорошо исследованы спектры переходов из порождаемых резонансным

уровнем Ы§(б3р) молекулярных состояний А 30 + и

В 31 в основное состояние X :0 + (см., например, [1— 5]). Радиационные времена жизни колебательных

состояний v'A30+, v'B31 сопоставимы с радиационным временем жизни атомного состояния б3Рь т.к. в области потенциальных ям Я > 5а0 дипольные моменты молекулярных переходов близки к соответствующему значению для атомного перехода [6]. В данной работе исследуются радиационные

времена жизни состояния ус31 молекул Ы§Аг, Ы§Кг, Ы§Хе. Состояние с31 (далее используется обозначение 1( 3Р2)) порождается метастабильным

уровнем Ы§(б3Р2), и для него дипольный момент перехода в основное состояние сильно зависит от межатомного расстояния [6]. Ниже радиационные

времена жизни состояний VI (3Р2) и вероятности

переходов VI (3Р2) - ^'0 + (1S0) вычислены с использованием полуэмпирических потенциалов взаимодействия Ы§(6 Р2) — Аг, Кг, Хе [7], вероятностей радиационных переходов [6] и экспериментальных потенциалов взаимодействия в основном со-

стоянии [4, 8, 9]. Далее приведены основные моменты полуэмпирического метода анализа квазимолекулярных термов [7], который позволяет определить на основе использования экспери-

ментальных данных для состояний

потенциал взаимодействия для состояния

вероятность радиационного

1 (3Р2) - 0 + ) [6].

1( 3Р1) и 0 + (3Р1) 1( 3Р2 ) и

перехода

2. ЭФФЕКТИВНЫЙ ГАМИЛЬТОНИАН И ПОЛУЭМПИРИЧЕСКИЙ МЕТОД АНАЛИЗА КВАЗИМОЛЕКУЛЯРНЫХ ТЕРМОВ

Для расчета вероятностей радиационных переходов Hg (б3Р7) + X ^ Hg (б1^0) + X + йю (Х -

атом инертного газа) из связанных состояний в первом приближении достаточно ограничиться одноконфигурационным приближением. Дело в том, что примешивание под действием межатомного взаимодействия волновых функций вышележащих конфигураций Ыg* — Х к волновым функциям Hg (б3Р7) + X в этой области расстояний Я невелико. Наиболее существенно перемешивание волновых функций в рамках одной конфигурации Hg (б^бр) - X, и именно этой конфигурации принадлежат резонансные состояния Hg (б1'3 Р1) с наи-

большими вероятностями радиационных переходов в основное состояние.

Изменение с межатомным расстоянием вероятностей переходов ^ = 1 (3Р1), 0 + (ЪР1) ^ 0 + (1S0) и снятие при сближении атомов запрета на радиационный переход 1( 3Р2) ^ 0 + (1S0) обусловлены перемешиванием межатомным взаимодействием волновых функций конфигурации Щ (6,$6р) - X. Для определения степени перемешивания волновых функций этой конфигурации воспользуемся методом эффективного гамильтониана [10] в формулировке [6, 7, 11]. Эта формулировка наряду с межатомным взаимодействием учитывает также и внутриатомные взаимодействия, которые приводят к расщеплению уровней конфигурации 6з6р и снимают запрет на интеркомбинационный пере-

3 1

ход 6 Р1 ^ 6 £0 в свободном атоме Щ.

Матричные элементы эффективного гамильтониана Н для конфигурации М {пяпр) - X вычислены в [6, 11]. Ненулевые матричные элементы гамильтониана Н в базисе квазимолекулярных диа-батических волновых функций |13Р}О.^ типа связи с, являющихся произведениями атомных волновых функций

|1,3Р&с) = | Щ (61,3Р}п)) " | X (^)), (1)

(| Hg (61,3Р7о)^ а — атомная волновая функция промежуточного типа связи), представляются в виде [6]

(3Р22;с|#|3Р22;с) = Е (3Р2) + 3Н п,

(Р^ЯрР^с) = 1.2

= Е (1Р1) + а21Нп + 2 (3Н0 + 3Нп),

(^Н^) = -1( Н» - Нп ) ,

(РьЩръ,) = От [3н„ - (21нп -3 нп)],

(3Р21;с|Н?|3Р,и =

к!

С = Е (3Р2) + 2 (3НСТ + 3Нп), (3Р21;с|Н^|3Р11;с) = -2( На - 3Нп) ,

(Р ¿с|Нг|3Р11 ¡с) = = Е (3Р1) + Ь21Нп + а2 (3Н0 + 3Нп), (Р^^1^) = Е (1Р1) + а21

Н + Ь2ЪН„

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8) (9)

АЛЕКСЕЕВА и др.

(Р^ЯрР^1) = -аЬ (1На - 3Нп), (3Р10,с|Н?| Ж) = Е (3Р1) + Ь 21На + а 23Нп (^0- | 3Р20;:) = Е (3Р2) + 2 3На + 33 Н„,

(3Р20Гс|НУ|3Р0 0Гс) = (( - 3Н),

(3Р00-с|Н^|3Р00-с) = Е (Р)

+13На + 2 3 Нп 3 а 3 п

(10) (11) (12)

(13)

(14)

1,3 гг 1,3 тт

где На и Нп — потенциалы взаимодействия атомов Щ(б1Р) и Hg(б3Р) с атомомХ в 13Е- и 13П-состояниях без учета спин-орбитального взаимодействия в атоме Щ(6,у6р); Е (13 Р7) — энергии атомных

уровней 61,3Р1, а и Ь — амплитуды разложения собственных атомных волновых функций промежуточного типа связи по функциям Х^-типа связи

Iй* М ■ = а| ^ (Щ ;+ь| нg ( зр^)) ;, (15)

lнg(3р^> а

Н Hg(Щ + а| Hg(3р1^> ^,

(16)

lнg(3р0^» г=lнg(^ I, |Hg ( ^ ^ |Hg ( ^ ^ •

(17)

(18)

При расчетах использовались приближенные значения амплитуд а = 0.979, Ь = - 0.203 [11].

При анализе потенциалов взаимодействия и вероятностей радиационного распада для триплет-

ных состояний Hg (63Р7) - X в первом приближении можно принять 1На = 3На и 1НП = 3Нп [6, 7]. В

33

таком приближении зависимости На(Л) и НП(Л) для взаимодействия Hg (63Р) — Аг, Кг, Хе определены в [7] в рамках полуэмпирического метода анализа квазимолекулярных термов путем сопоставления имеющихся спектроскопических экспериментальных данных для потенциалов взаимодействия в состояниях 1( 3Р1) и 0 + (3Р1) с соответствующими собственными значениями матрицы эффективного гамильтониана (2)—(14). Полученные зависимости 3НСТ (Л) и 3НП (Я) позволили определить [7] полуэмпирические потенциалы взаимодействия в состояниях 0—,1,2(3Р2) и 0- (3Р0) как собственные значения матрицы (2)—(14).

Таблица 1. Параметры потенциалов Морзе для состояний 1 (3Р2) и 0+ (^) молекул Ы§Аг, ЩК, HgXe

Молекула

HgAr

HgKг

HgXe

Состояние 1 (3Р2 ) [7] 0 + ( ^ 0) [4] 1 (3Р2 ) [7] 0 + ( ^ 0) [8] 1( 3Р2 ) [7] 0 + (Ч) [9]

а 0.62 0.73 0.615 0.73 0.56 0.71

Ре, а.е. 9.0 7.54 8.86 7.43 8.83 7.75

Б„, см-1 51.42 142 99.8 185 179.5 239.9

11.97

23.5

12.4

20.1

13.45

18.9

ше, см

Результаты различных авторов для определенных из спектроскопических данных потенциалов взаимодействия в состояниях 1,0+(3Р1) несколько отличаются друг от друга. Поэтому в [7] для молекул HgAr, HgКr, HgXe с использованием данных разных авторов определено по два варианта полуэмпирических термов. В данной работе используются полуэмпирические потенциалы варианта а для HgAr и HgXe, варианта Ь для HgKr, так как они представляются наиболее надежными в области потенциальных ям.

Параметры потенциалов Морзе для полуэмпирических потенциалов [7], а также для экспериментальных потенциалов [4, 8, 9] взаимодействия атомов в основном состоянии приводятся в табл. 1.

Потенциалы Морзе для состояний 1( 3Р2) и 0 + (1S0) молекул HgAr, HgKr, HgXe приводятся на рисунке.

3. ВЕРОЯТНОСТИ КВАЗИМОЛЕКУЛЯРНЫХ РАДИАЦИОННЫХ ПЕРЕХОДОВ

ными комбинациями диабатических функций

|13 Р Пс).

В частности,

|1( 3Р2)) = С1 (Р)| Р^) + С2 (Р)| 3Р21,с) + Сз (Р)| 3Р1&),

|1(3Р1)) = йх (Р)| Р^) + ^2 (Р) ^с) + dз (Р)| 3Р1&),

(19)

(20)

Перейдем к вычислению вероятностей Г (^ (3Р;), Р) квазимолекулярных радиационных

переходов О (3Р;) ^ 0 + (1S0) в единицу времени при фиксированном межатомном расстоянии Р. Зависимости радиационных ширин Г (о (3Р;), Р) от расстояния Р определяются перемешиванием волновых функций 113Р7О.^ межатомным взаимодействием.

Адиабатические квазимолекулярные волновые функции |п (3Р; (собственные функции гамильтониана (2)—(14), в скобках указана адиабатическая корреляция с соответствующим состоянием в пределе разъединенных атомов) являются линей-

10 + (3Р1)) = / (Р)| 1Р10+с) + /2 (Р)| 3Р10;С), (21)

где коэффициенты с1 (Р), (Р), / (Р) определяются в результате диагонализации матрицы эффективного гамильтониана (2)—(14). Квазимолекулярные радиационные переходы 1 (3Р2), 1 (3Р1),

0 + (3Р1) ^ 0 + (1S0) обусловлены вкладом в соответствующие адиабатические состояния (19)—(21) из-

1 3

лучающих диабатических состояний Р10С и Р10С. Для вычисления вероятностей Г (^ (3Р;), Р) квазимолекулярных радиационных переходов в адиабатических волновых функциях (19)—(21) выделим

вклад диабатических функций 11Р10^^ и 1 (см. (15)—(18)), так как в соответствующем атомному Р^-типу связи молекулярном диабатическом

базисе |13Р;Отолько для состояний 1Р10 +Ь8 и

1Р11^ отличны от нуля дипольные моменты переходов в основное состояние. Дипольные моменты

л

^^ связаны (см. (15), (16)) с диполь-

0

-40

-80

0

-40

-80

0

-2

10

12

10

12

р, а0 14 16

р, а0 14 16

1Р1 ^ \ или вероятность Г(Р) = 8.5 • 106 с-1 [12]

3 1

перехода Р1 ^ £0. Таким образом, в частности,

>(1 (3Р2) > Р)Л3 о (Р ,

Г (1 (3Р2), Р) = г (Р

( - С3)

. (22)

14 16

Р, а0

3 1

Потенциалы взаимодействия ^(3Р2) (а), и0+(1^0) (б) и приведенные радиационные ширины у(13^2) (в) для молекул HgAr (1), HgKг (2) и HgXe (3).

ными моментами С | й | и P1QС | й |

атомных переходов. Это позволяет выразить вероятности квазимолекулярных радиационных переходов Г (О (3Р;), Р) через вычисленные амплитуды а, Ь, с3, йъ а?3, /1, /2, и экспериментальную вероятность Г(1Р1) = 7.6 • 108 с-1 [12] атомного перехода

На рисунке представлены вычисленные приведенные радиационные ширины

, /3 ч ч Г (п (3Р;), Р) ( ш( 3Р1) V У (Р)) \3 [ ' , Д { Ч . (23)

4 [ 1 ' Г(3Р,) ЖЧР))

Приведенные ширины у (Q (3Р;), Р) не зависят

от основного состояния квазимолекулы, которое

незначительно влия

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