Обсуждаются два основных варианта описания поглощения света при больших смещенных частотах: асимптотический и квазистатический. Анализируются приближения, лежащие в основе этих подходов. Показано, что главные физические особенности задачи связаны с определяющей ролью статистического усреднения с классическим потенциалом межмолекулярного взаимодействия. Различия между рассматриваемыми вариантами относятся к выбору стратегии расчета и не являются решающими для понимания физики процесса поглощения. Проведенный анализ показывает, что проблему поглощения в крыльях линий колебательно-вращательных спектров молекул можно считать решенной при условии, если известен потенциал межмолекулярного взаимодействия. Физические особенности поглощения в крыльях линий иллюстрируются рядом примеров, рассмотренных в рамках асимптотического подхода.
теория контура спектральных линий, операторы Мёллера, крылья линий, полуклассический подход, квазистатический подход, потенциал межмолекулярного взаимодействия
1. Tvorogov S.D., Rodimova O.B. Spectral line shape. I. Kinetic equation for arbitrary frequency detunings // J. Chem. Phys. 1995. V. 102, N 22. P. 8736-8745.
2. Несмелова Л.И., Родимова О.Б., Творогов С.Д. Контур спектральной линии и межмолекулярное взаимодействие. Новосибирск: Наука, 1986. 216 с.
3. Несмелова Л.И., Творогов С.Д., Фомин В.В. Спектроскопия крыльев линий. Новосибирск: Наука, 1977. 141 с.
4. Творогов С.Д., Несмелова Л.И. Радиационные процессы в крыльях полос атмосферных газов // Изв. АН СССР. Физ. атмосф. и океана. 1976. Т. 12, № 6. С. 627-633.
5. Несмелова Л.И., Родимова О.Б., Творогов С.Д. Коэффициент поглощения света в крыле полосы 4,3 мкм СО2 // Изв. вузов. Физ. 1980. № 10. С. 106-107.
6. Несмелова Л.И., Родимова О.Б., Творогов С.Д. Температурная зависимость коэффициента поглощения за кантом полосы 4,3 мкм СО2 // Докл. АН СССР. 1987. T. 294, № 1. C. 68-71.
7. Несмелова Л.И., Родимова О.Б., Творогов С.Д. Методика расчета функций пропускания в колебательно-вращательных спектрах молекул и поглощение крыльями линий СО2 // Изв. АН СССР. Физ. атмосф. и океана. 1988. T. 24, № 2. C. 212-220.
8. Несмелова Л.И., Родимова О.Б., Творогов С.Д. Контур спектральных линий в фундаментальной полосе СО // Оптика атмосф. 1988. T. 1, № 4. C. 36-44.
9. Несмелова Л.И., Родимова О.Б., Творогов С.Д. Поглощение излучения в крыле полосы 4,3 мкм СО2 // Оптика атмосф. 1988. T. 1, № 5. C. 3-18.
10. Несмелова Л.И., Родимова О.Б., Творогов С.Д. Спектральный обмен и периферия контура спектральных линий. Критический обзор // Оптика атмосф. 1990. T. 3, № 5. C. 468-484.
11. Несмелова Л.И., Родимова О.Б., Творогов С.Д. Спектральное поведение коэффициента поглощения в полосе 4,3 мкм СО2 в широком диапазоне температур и давлений // Оптика атмосф. и океана. 1992. T. 5, № 9. C. 939-946.
12. Творогов С.Д. Проблема периферии контура спектральных линий в атмосферной оптике // Оптика атмосф. и океана. 1995. T. 8, № 1-2. C. 18-30.
13. Несмелова Л.И., Родимова О.Б., Творогов С.Д. О форме контура спектральной линии для различных полос Н2О в ближней ИК-области спектра // Оптика атмосф. и океана. 1998. T. 11, № 5. C. 435-439.
14. Nesmelova L.I., Rodimova O.B., Tvorogov S.D. On the role of continual and selective absorption in the wings of the 4.3 *m CO2 band at high pressures and temperatures // Proc. SPIE. 1992. V. 1811. P. 291-294.
15. Несмелова Л.И., Пхалагов Ю.А., Родимова О.Б., Творогов С.Д., Ужегов В.Н., Щелканов Н.Н. К вопросу о природе атмосферного аномального поглощения коротковолновой радиации // Оптика атмосф. и океана. 1999. T. 12, № 3. C. 288-293.
16. Родимова О.Б. Контур спектральных линий СО2 при самоуширении от центра до далекого крыла // Оптика атмосф. и океана. 2002. Т. 15, № 9. C. 768-777.
17. Творогов С.Д., Родимова О.Б., Несмелова Л.И. О роли интерференции в далеких крыльях спектральных линий СО2 // Оптика атмосф. и океана. 2003. Т. 16, № 11. C. 964-968.
18. Несмелова Л.И., Родимова О.Б., Творогов С.Д. Спектроскопическое определение концентраций атмосферных газов по измерениям в крыльях полос // Оптика атмосф. 1988. Т. 1, № 3. С. 16-19.
19. Несмелова Л.И., Родимова О.Б., Творогов С.Д. Поглощение водяным паром в близкой инфракрасной области и некоторые геофизические следствия // Оптика атмосф. и океана. 1997. T. 10, № 2. C. 131-135.
20. Творогов С.Д., Гордов Е.П., Родимова О.Б. Межмолекулярные взаимодействия и молекулярная спектроскопия: от полуклассического представления квантовой теории к крыльям линий // Оптика атмосф. и океана. 2007. Т. 20, № 9. С. 760-763.
21. Творогов С.Д. Проблема центров масс в задаче о контуре спектральных линий. I. Существование длинных траекторий // Оптика атмосф. и океана. 2009. Т. 22, № 5. С. 413-419.
22. Rosenkranz P.W. Pressure broadening of rotational bands. I. A statistical theory // J. Chem. Phys. 1985. V. 83, N 12. P. 6139-6144.
23. Rosenkranz P.W. Pressure broadening of rotational bands. II. Water vapor from 300 to 1100 cm-1 // J. Chem. Phys. 1987. V. 87, N 1. P. 163-170.
24. Ma Q., Tipping R.H. A far wing line shape theory and its application to the water continuum. I // J. Chem. Phys. 1991. V. 95, N 9. P. 6290-6301.
25. Ma Q., Tipping R.H. A far wing line shape theory and its application to the water vibrational bands. II // J. Chem. Phys. 1992. V. 96, N 12. P. 8655-8663.
26. Ma Q., Tipping R.H. A far wing line shape theory and its application to the foreign-broadened water continuum absorption. III // J. Chem. Phys. 1992. V. 97, N 2. P. 818-828.
27. Ma Q., Tipping R.H., Boulet C. A far-wing line shape theory which satisfies the detaied balance principle // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 1999. V. 59, N 3-5. P. 245-257.
28. Ma Q., Tipping R.H., Boulet C. The frequency detuning and band-average approximations in a far-wing line shape theory satisfying detailed balance // J. Chem. Phys. 1996. V. 104, N 24. P. 9678-9688.
29. Ma Q., Tipping R.H., Boulet C., Bouanich J. Theoretical far-wing line shape and absorption for high-temperature CO2 // Appl. Opt. 1999. V. 38, N 3. P. 599-604.
30. Ma Q., Tipping R.H. The averaged density matrix in the coordinate representation: Application to the calculation of the far-wing line shapes for H2O // J. Chem. Phys. 1999. V. 111, N 13. P. 5909-5921.
31. Ma Q., Tipping R.H. The density matrix of H2O-N2 in the coordinate representation: A Monte Carlo calculation of the far-wing line shape // J. Chem. Phys. 2000. V. 112, N 2. P. 574-584.
32. Ma Q., Tipping R.H., Boulet C. Irreducible correlation functions of the S matrix in the coordinate representation: Application in calculating Lorentzian half-widths and shifts // J. Chem. Phys. 2006. V. 124, N 1. 014109-1-14. doi:10.1063/1.2139671.
33. Ma Q., Tipping R.H., Leforestier C. Temperature dependences of mechanisms responsible for the water-vapor continuum absorption: 1. Far wings of allowed lines // J. Chem. Phys. 2008. V. 128, N 12. 124313-1-17.
34. Пугачев В.С. Теория случайных функций. М.: Физматгиз, 1960. 883 с.
35. Бом Д. Квантовая теория. М.: Наука, 1965. 728 с.
36. Тейлор Дж. Теория рассеяния. М.: Мир, 1975. 565 с.
37. Собельман И.И. Введение в теорию атомных спектров. М.: Физматгиз, 1963. 640 с.
38. Гордов Е.П., Творогов С.Д. Метод полуклассического представления квантовой теории. Новосибирск: Наука, 1984. 167 с.
39. Творогов С.Д. Применение метода полуклассического представления в квантовой теории рассеяния // Изв. вузов. Физ. 1966. № 10. C. 103-113.
40. Fano U. Pressure broadening as a prototype of relaxation // Phys. Rev. 1963. V. 131, N 1. P. 259-268.
41. Van Vleck J.H., Margenau H. Phys. Rev. Collision theories of pressure broadening of specyral lines // Phys. Rev. 1949. V. 76, N 8. P. 1211-1214.
42. Бурштейн А.И., Темкин С.И. Спектроскопия молекулярного вращения в газах и жидкостях. Новосибирск: Наука, 1982. 119 с.
43. Шифф Л. Квантовая механика. М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1957. 476 с.
44. Кумар К. Теория возмущений и проблема многих тел для атомного ядра. М.: Мир, 1964. 296 с.
45. Несмелова Л.И., Родимова О.Б., Творогов С.Д., Войцеховская О.К., Сулакшина О.Н. Коэффициент поглощения в крыльях полос углекислого газа в спектральном интервале 790-910 см-1 // Изв. вузов. Физ. 1982. Вып. 5. С. 105-108.
46. Несмелова Л.И., Родимова О.Б., Творогов С.Д. Коэффициент поглощения в микроокнах полос углекислого газа // Изв. вузов. Физ. 1982. Вып. 5. С. 54-58.
47. Несмелова Л.И., Родимова О.Б., Творогов С.Д. Коэффициент поглощения водяного пара при различных температурах // Оптическая спектроскопия и стандарты частоты. Молекулярная спектроскопия: Коллективная монография / Под ред. Л.Н. Синицы, Е.А. Виноградова. Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 2004. С. 413-436
48. Bogdanova Ju.V., Rodimova O.B. Calculation of water vapor absorption in a broad temperature interval // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 2010. V. 111, N 15. P. 2298-2307.
49. Климешина Т.Е., Богданова Ю.В., Родимова О.Б. Континуальное поглощение водяным паром в окнах прозрачности атмосферы 8-12 и 3-5 мкм // Оптика атмосф. и океана. 2011. Т. 24, № 9. С. 765-769.
50. Каплан И.Г. Введение в теорию межмолекулярных взаимодействий. М.: Наука, 1982. 312 с.
51. Каплан И.Г., Родимова О.Б. Межмолекулярные взаимодействия // Успехи физ. наук. 1978. Т. 126, вып. 3. С. 403-449.
52. Cousin C., LeDoucen R., Boulet C., Henry A. Temperature dependence of the absorption in the region beyond the 4.3-?m band head of CO2. 2: N2 and O2 broa-dening // Appl. Opt. 1985. V. 24, N 22. P. 3899-3906.
53. Келих С. Молекулярная нелинейная оптика. М.: Наука, 1981. 672 с.
54. Майер Дж.Э., Гепперт-Майер М. Статистическая механика. М.: Мир, 1980. 544 с.
55. Le Doucen R., Cousin C., Boulet C., Henry A. Temperature dependence of the absorption in the region beyond the 4.3 ?m band of CO2. I: Pure CO2 case // Appl. Opt. 1985. V. 24, N 6. P. 897-906.
56. Hartmann J.M., Perrin M.Y. Measurements of pure CO2 ?absorption beyond the 3 band at high temperatures // Appl. Opt. 1989. V. 28, N 13. P. 2550-2553.
57. Perrin M.Y., Hartmann J.M. Temperature - dependent measurements and modeling of absorption by CO2-N2 mixtures in the far line - wings of the 4.3 m? CO2 band // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 1989. V. 42, N 4. P. 311-317.
58. Hartmann J.M., Boulet C. Line mixing and finite duration of collision effects in pure CO2 infrared spectra: Fitting and scaling analysis // J. Chem. Phys. 1991. V. 94, N 10. P. 6406-6419.
59. Творогов С.Д. Связь сдвига центра спектральной линии и асимметрии ее крыльев // Оптика атмосф. и океана. 1992. Т. 5, № 2. C. 125-128.
60. Nesmelova L.I., Rodimova O.B., Tvorogov S.D. Abstracts of the XIIIth Int. conf. on high resolution molecular spectroscopy. Poznan, Poland, 5-9 September, 1994. P. 88.