Nghiên cứu các trạng thái kích thích 1 ii và 1∑+ của phân tử nali bằng phương pháp phổ đánh dấu phân cực

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH BÙI CƠNG NGUN NGHIÊN CỨU CÁC TRẠNG THÁI KÍCH THÍCH 1n VÀ 1z+ CỦA PHÂN TỬ NALI BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHỔ ĐÁN DẤU PHÂN CỰC LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ VINH , 2011 LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập, nghiên cứu sau đại học trƣờng Đại học Vinh, tiếp thu đƣợc nhiều kiến thức phong phú bổ ích nhờ giúp đỡ nhiệt tình từ Thầy giáo, Cơ giáo cán khác Trƣờng Đại học Vinh Tơi xin đƣợc bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc trƣớc tinh thần giảng dạy tận tâm có trách nhiệm Thầy, Cơ giáo đặc biệt Thầy giáo PGS-TS Vũ Ngọc Sáu, Thầy giúp tơi định hƣớng đề tài, dẫn tận tình chu đáo dành nhiều công sức nhƣ ƣu cho tơi suốt q trình hồn thành luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban chủ nhiệm Khoa Vật lý, Ban chủ nhiệm Khoa Đào tạo sau đại học tạo cho môi trƣờng học tập nghiên cứu thuận lợi Xin cảm ơn tập thể lớp Cao học 17-Quang học san sẻ vui, buồn vƣợt qua khó khăn học tập Với tình cảm trân trọng, tơi xin gửi tới gia đình, ngƣời thân u bạn bè giúp đỡ, động viên, tạo điều kiện thuận lợi để học tập nghiên cứu Vinh, tháng 10 năm 2011 Bùi Công Nguyên MỤC LỤC Lời cảm ơn Mục lục Trang Mở đầu CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC PHỔ PHÂN TỬ DÙNG KỸ THUẬT PHỔ PHI TUYẾN 1.1 Bơm quang học .6 1.2 Kỹ thuật phổ đánh dấu phân cực 12 1.2.1 Nguyên lí 12 1.2.2 Biên độ tín hiệu phân cực 13 1.2.3 Cƣờng độ tỉ đối vạch phổ 15 1.3 Kỹ thuật cộng hƣởng kép quang học 18 Kết luận chƣơng 19 CHƢƠNG 2: KHẢO SÁT CÁC TRẠNG THÁI KÍCH THÍCH BẬC CAO CỦA NaLi BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHỔ ĐÁNH DẤU PHÂN CỰC 2.1 Một số vấn đề cấu trúc phổ phân tử hai nguyên tử 20 2.1.1 Phân loại trạng thái điện tử phân tử .20 2.1.2 Tƣơng quan trạng thái phân tử với trạng thái nguyên tử 22 2.2 Khảo sát trạng thái kích thích bậc cao NaLi 24 2.2.1 Phân tử hai nguyên tử NaLi kích thích bậc cao 24 2.2.2 Kết thực nghiệm 25 2.2.3 Các trạng thái kích thích bậc cao NaLi 27 2.2.3.1 Trạng thái  28 2.2.3.2 Trạng thái   32 2.2.3.3 So sánh lý thuyết thực nghiệm .35 Kết luận chƣơng 40 Kết luận chung .41 Tài liệu tham khảo 42 MỞ ĐẦU Trƣớc phần lớn hiểu biết cấu trúc phân tử dựa phép đo quang phổ cách quan sát phổ phát xạ hấp thụ chúng Dựa vào số liệu phổ đƣợc quan sát ( bƣớc sóng, vị trí, cƣờng độ, độ rộng vạch phổ) ta tiên đốn đƣợc tính chất vật lí hóa học phân tử nhƣ tính chất môi trƣờng tạo nên từ phân tử Đồng thời, biết cấu trúc ta dự đốn đƣợc trình động học phân tử điều kiện mơi trƣờng khác (điều kiện kích thích, mơi trƣờng bao quanh) Vì nghiên cứu cấu trúc phân tử đóng vai trị quan trọng nhiều lĩnh vực nhƣ Vật lí, Hóa học, Sinh học Nghiên cứu cấu trúc phân tử thƣờng gặp nhiều khó khăn tính phức tạp tƣơng tác điện tử với hạt nhân nguyên tử Trên phương diện lí thuyết, tốn hệ nhiều hạt giải phương pháp gần Đặc biệt áp dụng hệ phân tử phức tạp nhƣ phân tử hai nguyên tử ( NaLi; NaK ) Một phƣơng pháp nghiên cứu quang phổ đại dùng kỷ thuật phổ đánh dấu phân cực Phƣơng pháp “phổ đánh dấu phân cực” đƣợc đƣa vào nghiên cứu từ năm 90 Ngày việc sâu tìm hiểu, nghiên cứu phƣơng pháp mơ hình phân tử cụ thể việc làm quan trọng ngành nghiên cứu quang phổ học quang phi tuyến Thông qua phƣơng pháp phổ đánh dấu phân cực ta giải thích đƣợc trạng thái kích thích bậc cao phân tử hai ngun tử Vì , chúng tơi lựa chọn đề tài “Nghiên cứu trạng thái kích thích 1 +   phân tử NaLi phương pháp phổ đánh dấu phân cực” làm đề tài luận văn nghiên cứu Luận văn tập trung nghiên cứu vấn đề sau: + Trên sở lý thuyết Quang học phi tuyến Quang phổ học sâu tìm hiểu phƣơng pháp phổ đánh dấu phân cực Ứng dụng phƣơng pháp phổ đánh dấu phân cực để giải thích cấu trúc phân tử NaLi + Ứng dụng phƣơng pháp để giải thích trạng thái kích thích bậc cao   + phân tử hai nguyên tử NaLi + So sánh kết từ thực nghiệm với sở lý thuyết phân tử NaLi kích thích bậc cao Luận văn đƣợc trình bày hai chƣơng, bao gồm: Chƣơng 1: Phƣơng pháp nghiên cứu cấu trúc phổ phân tử dùng kỹ thuật phổ đánh dấu phân cực: Chƣơng tập trung nghiên cứu vấn đề sau: + Những nội dung chủ yếu phƣơng pháp phổ đánh dấu phân cực phép đo phân tích phổ phân tử + Kết hợp với tƣơng tác trạng thái xạ phân tử môi trƣờng cộng hƣởng kép quang học kỹ thuật phổ đánh dấu phân cực Từ cho phép xác định phổ phân tử cách đơn giản phù hợp với mục đích nghiên cứu Chƣơng 2: Nghiên cứu phân tử NaLi trạng thái kích thích bậc cao, (1  +  ) Những kết thu đƣợc là: + Đƣa đƣợc sơ đồ nghiên cứu phổ phân tử NaLi kích thích bậc cao dựa phƣơng pháp phổ phân cực + Các kết thu đƣợc từ thực nghiệm: Các sơ đồ đánh dấu trạng thái phụ thuộc vào số lƣợng tử dao động số lƣợng tử quay + So sánh với kết thu đƣợc từ thực nghiệm kiểm chứng với kết dự đoán lý thuyết + Phƣơng pháp phổ đánh dấu phân cực thành tựu đo phổ thập niên cuối kỷ XX phƣơng pháp đại dựa lí thuyết quang phổ phân tử quang phi tuyến Với kết thực nghiệm phân tử NaLi khẳng định thêm tính đắn phƣơng pháp Chƣơng TỔNG QUAN VỀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC PHỔ PHÂN TỬ DÙNG KỸ THUẬT PHỔ ĐÁNH DẤU PHÂN CỰC 1.1 Bơm quang học Bơm quang học trình ánh sáng đƣợc sử dụng để nâng (hay bơm) electron từ mức lƣợng thấp tới mức lƣợng cao nguyên tử hay phân tử Công nghệ đƣợc phát triển nhà vật lý Alfred Kastler Nó kích thích ánh sáng làm thay đổi mật độ cƣ trú mức lƣợng nguyên tử phân tử Khi sử dụng laser làm nguồn bơm, cƣờng độ laser lớn nên có thay đổi lớn mật độ cƣ trú Ni  Ni  Ni trạng thái i từ giá trị ban đầu Ni0 (ở trạng thái cân nhiệt) đến giá trị không cân Ni Vì dịch chuyển huỳnh quang tuân theo quy tắc lọc lựa, thƣờng dịch chuyển mức chọn m trình phát huỳnh quang nhờ laser bơm lên mức Mặc dù cƣờng độ bơm yếu nhƣng mật độ cƣ trú mức m đạt đƣợc giá trị lớn Với nguồn bơm laser đạt đƣợc mật độ cƣ trú lớn, so sánh đƣợc với trạng thái hấp thụ Điều mở vài tiềm cho kĩ thuật thí nghiệm mới: Các mức phân tử kích thích lọc lựa phát phổ huỳnh quang đơn giản nhiều so với phát xạ phóng điện chất khí, số mức đạt đƣợc mật độ cƣ trú Phổ huỳnh quang cảm ứng laser cho phép xác định đƣợc số phân tử tất mức trạng thái thấp Mật độ cƣ trú trạng thái đủ lớn cho phép đo phổ hấp thụ dịch chuyển từ trạng thái lên mức cao Vì tất dịch chuyển hấp thụ đƣợc mức đƣợc chọn nên phổ hấp thụ đơn giản k1 Độ rộng phổ laser đa mode mode laser đƣờng cong Doppler phân tử hấp thụ Hệ số hấp thụ k2 Cƣờng độ laser nhiều so với phóng điện chất khí 1,5 GHz i2 i1 Tần số  Sự lọc lựa bơm quang học phụ thuộc vào độ rộng dải laser vào mật độ phổ hấp thụ Nếu vài vạch phổ hấp thụ chồng lên vùng độ rộng Doppler với đƣờng cong phổ laser lớn dịch chuyển bơm đƣợc đồng thời, nghĩa mật độ cƣ trú mức lớn mức dƣới (hình 1.1) Hình 1.1 Sự chồng lên vài vạch hấp thụ mở rộng Doppler với đường cong vạch phổ laser dẫn đến bơm quang học đồng thời mức Trong trƣờng hợp phổ hấp thụ dày đặc bơm quang học với laser có độ rộng nhỏ Các chùm phân tử lạnh đƣợc sử dụng để đạt đƣợc lọc lựa mong muốn mật độ cƣ trú mức cao Nếu chùm laser đơn mode có tần số  đƣợc phát theo hƣớng trục z qua buồng hấp thụ, có phân tử có vận tốc nhóm khoảng vz = ( - 0 )/k hấp thụ photon laser  dịch chuyển i  k với Ek  Ei   Nhƣ vậy, có phân tử có vận tốc nhóm khoảng đƣợc kích thích Điều có nghĩa hấp thụ laser dị có dải hẹp điều hƣởng đƣợc phân tử kích thích để tạo tín hiệu cộng hƣởng kép Doppler - tự Một khía cạnh quan trọng bơm quang học, với laser đƣợc phân cực lọc lựa mật độ cƣ trú làm trống rỗng mật độ cƣ trú mức suy biến M J , M mức có mơmen góc J Các mức khác hình chiếu M J lên trục lƣợng tử hoá Các nguyên tử phân tử với mật độ cƣ trú không đồng N(J,M) mức đƣợc định hƣớng mơmen góc J đƣợc ƣu tiên phân bố đặc biệt, dƣới điều kiện cân nhiệt J đƣợc định hƣớng theo tất hƣớng với xác suất nhƣ nhau, tức phân bố ƣu tiên đẳng hƣớng Việc chọn phân cực thích hợp laser bơm đạt đƣợc cân mật độ cƣ trú bên cặp mức M với giá trị M Trong đó, mức với M khác có mật độ cƣ trú khác Đây đƣợc gọi định hƣớng song song Chú ý rằng, định hƣớng định hƣớng song song tạo hai trạng thái dịch chuyển bơm chọn lọc mật độ cƣ trú M nhƣ trạng thái thấp chọn lọc mật độ cƣ trú đƣợc làm nghèo tƣơng ứng với M (hình 1.2) 10 M’=-1 J’=1   ’’ J’’=2 M =-2 -1 a +1 -1  +1 +2 -2 +1    -1 +1 b +2 Hình 1.2 Sự tích lũy (làm nghèo) mức trạng thái (trạng thái dưới) bơm quang học J”= lên J’=1 Hình (a) ứng với phân cực trịn phải, hình (b) ứng với phân cực trịn trái Đối với việc nghiên cứu định lƣợng bơm quang học, khảo sát trình bơm làm dịch chuyển mức J1M1  J M Khi khơng có trƣờng ngồi tất mức (2J+1) M bị suy biến mật độ cƣ trú chúng trạng thái cân nhiệt khơng có laser bơm J N (J ) 0 với N ( J )   N ( J , M ) N (J , M )  M  J 2J  (1.1) Sự giảm N10 ( J , M ) bơm quang học P12  P( J1M1  J M ) đƣợc mơ tả phƣơng trình tốc độ: d N1 ( J1 , M )   P12 ( N  N1 )   ( Rk1 N k  R1k N1 ) dt M k (1.2) Kể có bơm quang học (bao gồm phát xạ hấp thụ) tất q trình tích mà làm bù vào mức từ mức khác k 28 Các laser bơm laser dò đƣợc liên kết với trung tâm máy Bản phân cực đƣợc đặt đƣờng chùm tia dò hai bên đƣờng ống nhiệt Tại tần số tƣơng ứng với trình chuyển đổi gây tia bơm, xảy hiệu ứng chuyển tiếp bắt nguồn từ cấp độ dò, tia dò đƣợc tạo mẫu phân tử cách bơm chùm tia phân cực Các tần số laser dò phân cực thay đổi thời điểm qua phân cực thứ hai Vì thơng tin phổ kích thích NaLi thu đƣợc từ cƣờng độ truyền laser dò Điều đƣợc thực qua tia dò đƣợc ghi lại từ cực âm ống quang phổ với giá trị trung bình đo đƣợc (nhờ máy Stranford SR250) Các kết thu đƣợc dƣới dạng tín hiệu đƣợc lƣu trữ máy tính đồng thời ghi lại quang phổ qua đƣờng truyền giao thoa kế nhờ điều chỉnh, kiểm soát hệ thống OPO/OPA 2.2.3 Các trạng thái kích thích bậc cao NaLi Quang phổ thu đƣợc có độ rộng đƣợc khảo sát nhờ lý thuyết nhóm ta thu đƣợc hệ thống phân tử natri (D1  u  X  g+ vµ 61  u  X  g+) Áp dụng phƣơng pháp phổ PLS cách giảm số lƣợng dòng laser dò cho trạng thái có mức độ thấp đƣợc đánh dấu so với trạng thái Nó đƣợc chuyển đánh dấu trạng thái với NaLi mà khơng có Na2 Tuy nhiên, với độ rộng dòng laser dò đƣợc sử dụng thử nghiệm nay, điều không đạt đƣợc hoàn toàn ngƣời ta quan sát thấy kết hợp quang phổ hai phân tử Hệ thống tần số nguyên tử lạnh NaLi Na2 đƣợc xác định sở khoảng cách dao động khác tổng hợp dòng laser dò Kết thu đƣợc hai trạng thái kích thích bậc cao NaLi, tất có mặt trạng thái X1  + trạng thái thấp Hai hệ thống, xem chúng nhƣ trạng thái     Hệ thống thứ ba, đƣợc chuyển đổi sang trạng 29 thái đối xứng  + Các tần số dao động hai trạng thái kích thích quan sát thấy dựa số liệu xác máy tính ghi lại đƣợc Các số liệu sau đƣợc kiểm chứng cách so sánh số liệu đo đƣợc với kết tính trƣớc Trong trƣờng hợp số trình chuyển đổi mức độ thấp có cƣờng độ đáng kể, thực tế họ không quan sát đƣợc quang phổ Một số lƣợng tử mức liên quan đến quang phổ NaLi đƣợc xác định, chúng chuyển đến trạng thái có mức lƣợng lớn có độ xác cao Trong mục sau trình bày phân tích hai trạng thái kích thích bậc cao NaLi 2.2.3.1 Trạng thái  2.2.3.1.1 Các trạng thái   Quan sát hai trạng thái dao động với mức độ v = 0-7 với vùng rộng số lƣợng tử quay cho j = 9-31 (Hình 2.2) Tổng cộng 244 hiệu ứng chuyển tiếp đƣợc xác định Tuy nhiên, xuất thể tồn giá trị thử nghiệm cho e f trạng thái   cách mở rộng Dunham đơn:  Y mn( v+0,5 ) m (2.4) Với q = qv + qv.v + qv2.v2 + qj.J (2.5) T (v.J) = Te + [ J(J + 1) - ]n +  qJ(J+1) Trong công thức (2.4)  = ho c cho mức tƣơng đƣơng e f Một kết phức tạp tăng gấp nhiều lần từ tƣơng tác trạng thái   với trạng thái 1 +  kể từ trạng thái nằm phạm vi có mức độ dao động kết hợp với trạng thái   30 v                                                     n n n n  n n n n n  n n n n n  n n n n n  n n n n  10       Hình             2.2: Mô tả                                                                                                                                                                                                   n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n     15                   liệu thực       n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n      20                    nghiệm         số lượng tử quay trạng thái n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n            25      30                                       phạm vi số lượng tử dao động,             1   +  của NaLi (a)   (b)  (c)  1 quan   sát thấy  thí nghiệm                                   Các điều kiện  đầu chothấy   sốcác mức              hiển  thịthay     đổi        từ  vị trí dự kiến lớn 0,2 cm-1 Tất mức độ nhƣ đƣợc loại trừ n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n phân n n tửncho n giá trị không phù hợp cung cấp thông sốn cho n n n n n n n n n n n n n n trạng thái   đƣợc 2.4 n(sửndụng n liệt n kê n bảng n n n 223 n nmức n độ, n nghĩa n n n n n n n n n n n n n n n n n n n chiếm n n n 91% n ntổng n số), giá n trị n n đƣợc n nLenRoy n làm n tròn n nsố.n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n a) b) c) J 31 Hằng số     Te 34042.29(5) 34 705.78 (3) Y10 168.929(39) 168.455(19) Y20 -2.224(10) - 0.9412(53) Y30 0.693(8)x10-1 - 0.159(4) x10-1 Y01 0.27192(8) 0.260 34 (8) Y11 -0.468(5)x10-2 -0.2739(9)x10-2 Y21 0.134(6)x10-3 Y02 -0.28(1)x10-5 -0.235(8)x10-5 q -0.519(9) x 10-2 0.26(2)x10-3 qv 0.179(4) x 10-2 qv2 -0.291(6)x10-3 qj 0.12(6)x10-4 rms 0.07 1 0.007 Bảng 2.4 Hệ số Dunham (trong cm-1) cho trạng thái     Các số ngo c đơn tương ứng với độ lệch chuẩn số rms đứng cuối có nghĩa độ lệch bình phương trung bình 32 Các liệu thử nghiệm lại phù hợp với tính tốn có sai số cỡ 0,07 cm-1 Sau đƣờng cong quay đƣợc xây dựng với lý thuyết bán cổ điển Rydberg - Klein - Rees (RKR), thƣờng đƣợc sử dụng quang phổ phân tử hai nguyên tử Các kết đƣợc trình bày bảng 2.4, có chứa giá trị thời gian dao động nhƣ RKR điểm quay 2.2.3.1.2 Các trạng thái   Mặc dù vùng quang phổ 34500cm-1 trở nên phức tạp ngày tăng cƣờng độ nhóm Na2  u  X  +g, ngƣời ta nhận hệ thống đƣợc đánh dấu trình chuyển đổi từ trạng thái X  + trƣớc NaLi tới trạng thái X  + đối xứng, gọi tắt  Có tổng 218 mức độ trạng thái  đƣợc khảo sát, bao gồm phạm vi từ v = 0-8 (hình 2.2), 206 trạng thái số đƣợc sử dụng để suy hệ số Dunham (rms phù hợp với giá trị cỡ 0,07 cm-1) để xây dựng đƣờng cong (Bảng 2.4 2.5) Mơ hình tăng gấp đơi trạng thái   , cho phép mô tả tham số tính xác phép đo 2.2.3.2 Trạng thái   Thực nghiệm kiểm chứng rằng, trình chuyển đổi trạng thái quan sát thấy mức độ dao động thấp trạng thái (từ mức độ v = đến - hình 2.2) Từ mức độ v = kết hợp đƣợc với hệ số Dunham phải sử dụng phƣơng pháp thích hợp cho trƣờng hợp phƣơng pháp xây dựng đƣờng cong dự đoán phƣơng pháp phƣơng pháp nhiễu loạn ngƣợc (IPA) 33 Bảng 2.5 Các số liệu cho đường cong IPA trạng thái  + phân tử NaLi v U (cm-1) 0 R ( A) R ( A) 34 126.387 3.2202 3.6078 34 291.068 3.1046 3.7828 34 451.896 3.0312 3.9151 34 609.305 2.9747 4.0298 34 763.729 2.9280 4.1339 34 915.605 2.8878 4.2304 35 065.365 2.8524 4.3209 35 213 446 2.8208 4.4062 U1 ( cm-1) U2 ( cm-1) U1 ( cm-1) U2 ( cm-1) 2.0 47749.433 47749.433 4.2 39954.563 34958.102 2.2 43043.429 43043.575 4.3 35097.957 35105.285 2.4 39478.993 39478.408 4.4 35271.288 35223.182 2.6 37007.868 37010.080 4.6 35617.499 35146.405 2.8 35615.196 35615.113 4.8 35963.916 35150.654 2.9 35132.474 35132.612 5.0 36331.399 35220.324 3.0 34757.738 34757.792 5.2 36688.205 35308.190 3.2 34346.583 34346.586 5.4 37041.341 35443.236 R( A) R( A) 34 3.4 34261.090 34261.083 5.6 37381.924 35568.144 3.6 34369.119 34369.125 5.8 37676.038 35743.321 3.8 34571.191 34571.204 6.0 37903.273 35898.777 4.0 34789.182 34788.913 U cm-1 x 3800 x 91   x x 3700 x x 3600 x R=4.3A 101   x R=2.9A 3500 R Hình 2.3: Các đường cong IPA tiềm trạng thái phân tử hai nguyên tử: trạng thái 91  + theo tính tốn Petsalakis trạng thái 101  + theo tính tốn Mabrouk Berriche 35 Kết thực nghiệm xác định đƣợc xác khoảng từ 2,9 A đến 4,3 A Bên khu vực đƣờng cong tiềm giữ lại hình dạng phù hợp để thích ứng với số liệu đầu vào Tuy nhiên, số liệu phải đƣợc cung cấp để đảm bảo điều kiện biên thích hợp cho phƣơng trình Schrưdinger xun tâm đƣợc nghiệm Cả hai đƣờng cong IPA (đƣợc liệt kê Bảng 2.5 đƣợc mô tả hình 2.3) với sai số khoảng 0,09 cm-1 2.2.3.3 So sánh lý thuyết thực nghiệm Nhƣ đề cập trên, trạng thái kích thích bậc cao NaLi đƣợc nghiên cứu lí thuyết thực nghiệm, luận văn tập trung so sánh kết thực nghiệm với cơng trình lý thuyết Bảng 2.6: Đường cong RKR dự đoán cho trạng thái   NaLi v U (cm-1) 0 R ( A) R ( A) 34 789.826 3.2870 3.6739 34 956.347 3.1669 3.8403 35 120.843 3.0901 3.9639 35 283.217 3.0309 4.0704 35 443.376 2.9819 4.1673 35 601.222 2.9396 4.2582 35 756.662 2.9023 4.3448 35 909.599 2.8687 4.4285 36 059.938 2.8380 4.5101 36 Cột thứ hai dùng để tọa độ đỉnh đƣờng cong năng, R khoảng cách phù hợp với tính tốn lý thuyết Để xác định vị trí đƣờng cong tiềm lý thuyết phạm vi ta phải xác định khả tối thiểu trạng thái E = cho hai loại đƣờng cong tính tốn Tuy nhiên, theo tính tốn lý thuyết lƣợng phân ly trạng thái X  + thấp khoảng 50 cm-1 460cm-1 so với giá trị thực nghiệm Sai số kết tính toán Mabrouk Berriche khoảng 7cm-1 Petsalakis cộng lên tới 250cm-1 Đối với trạng thái kích thích thấp  g+, 31  41  cho giá trị đƣờng cong thực nghiệm nói chung phù hợp với tính tốn lí thuyết Thể nghiệm Mabrouk Berriche rõ ràng xác Petsalakis cộng U cm-1 61  71  101  ` 3600 3400 51  41  3200 31  3000 41   2800 0 R( A) 37 Hình 2.4: So sánh đường cong thực nghiệm với tính tốn lí thuyết trạng thái NaLi kích thích bậc cao (kết thực nghiệm với tính tốn Mabrouk Berriche) Điểm tƣơng ứng với thực nghiệm RKR IPA (chấm đen cho trạng thái  , hình vng cho trạng thái  +) đƣờng cong lý thuyết (nét liền cho  nét đứt cho  +) U cm-1 61  91   3600 81   51  3200 31  41  41   2800 R Hình 2.5: So sánh đường cong thực nghiệm với đường cong tính tốn từ lý thuyết Petsalakis cộng với đường cong trình bày hình 2.4 38 Nếu dự đoán lý thuyết Mabrouk Berriche, trạng thái     đƣợc xác định trạng thái  [Na(3s)+Li(3d)] 1 71  [ Na(3p)+Li(2p) ] với sai số tính tốn tƣơng ứng có 30cm-1 108 cm-1, (xem hình 2.4) trạng thái  + (và sau xác định trạng thái cao tính đối xứng 10  + [Na(3p) +Li(2p)] lại có sai số lớn khoảng 167cm-1 Điều đƣợc giải trả lời đƣợc hai câu hỏi: Thứ trạng thái 51  bị thiếu kết thực nghiệm Mặc dù thí nghiệm trƣớc thực liên tục toàn phạm vi quang phổ từ 29 500 đến 36 400 cm -1 không phát thấy chuyển tiếp   X  + Trong phạm vi mà hệ thống đánh dấu đƣợc cần phải có cƣờng độ cao ( từ 32 500 - 33 500 cm-1) quang phổ NaLi, chúng tự chồng chất lên Na2 có 41 hiệu ứng chuyển tiếp mức cao (v '> 10) trạng thái đƣợc tìm thấy Thứ hai, đƣờng cong khả trạng thái 10  + đƣợc tính tốn xác có điểm uốn bên ngồi tính tốn trƣớc, đƣợc đánh dấu tƣơng tác với trạng thái điện tử, thay đổi moment lƣỡng cực lý thuyết chuyển tiếp từ 101   X  + khơng đủ để giải thích chuyển tiếp đến mức độ dao động v’  10  + không quan sát đƣợc quang phổ thực nghiệm [13] Trong đó, Petsalakis cộng dự đoán trạng thái điện tử NaLi đƣợc liên kết chặt chẽ Do bậc trạng thái   chuyển tiếp lên trạng thái 51  [Na (3s) + Li (3p)] 61  [Na (3s) + Li (3d)] kết vị trí hình dạng đƣờng cong thiếu xác so với thực nghiệm (Hình 2.5) Các thực nghiệm trạng thái  + không xác định thấy trạng thái 81  +, (trong đó, theo thực nghiệm thu 39 đƣợc kết thiếu ổn định phần đáy) mà có giá trị tối thiểu lớn hai lần so với trạng thái 91  + [Na(3s)+Li(3d)] Cấu trúc tối thiểu tăng gấp đơi giải thích biến đột ngột trình chuyển đổi khảo sát trạng thái  +  X  + hệ thống Quá trình chuyển đổi đến mức dao động giới hạn năng, đặc trƣng hàm sóng lan truyền phạm vi lớn so với khoảng cách hạt nhân cho kết lệch lạc với sóng liên kết mức độ bản, làm cho q trình chuyển đổi tƣơng ứng khơng quan sát đƣợc thí nghiệm [13] Kết luận chƣơng Trong chƣơng vào tìm hiểu, nghiên cứu trạng thái kích thích bậc cao NaLi với kết cụ thể sau: - Bằng phƣơng pháp phổ đánh dấu phân cực kết hợp với khai triển Dunham tính tốn trạng thái    phân tử NaLi đƣờng cong khả - Nghiên cứu sở thực nghiệm, thống kê số liệu, vẽ đƣờng cong trạng thái thu đƣợc - Dựa dạng hai dạng đƣờng cong từ tính tốn lý thuyết thực nghiệm để so sánh đối chứng kết ta thấy hai dạng đƣờng cong trùng Phạm vi nguồn lƣợng kích thích phân tử NaLi rõ ràng địi hỏi phải có thêm lý thuyết nghiên cứu để hoàn thiện nội dung mà luận văn chƣa khai thác hết đƣợc Trong tƣơng lai câu hỏi tính xác tốn nên đƣợc giải tiếp Kết lý thuyết 40 tạo đà cho việc làm nhiều thử nghiệm trạng thái kích thích bậc cao phân tử NaLi 41 Kết luận chung Luận văn thực với kết sau: Tìm hiểu sở tổng quan lý thuyết, chế thực nghiệm phƣơng pháp phổ đánh dấu phân cực, áp dụng cho việc khảo sát phổ phân tử hai nguyên tử số trạng thái kích thích nhƣ    phân tử NaLi Dựa phân tích thực nghiệm để làm sáng tỏ kết thí nghiệm dùng phổ đánh dấu phân cực cho hai trạng thái    phân tử NaLi nhƣ chế chuyển mức trạng thái Thông qua việc nghiên cứu hai trạng thái    phân tử NaLi vẽ đƣợc đƣờng cong năng, so sánh kết với tính tốn lý thuyết Mabouk Berriche khẳng định phƣơng pháp phổ đánh dấu phân cực phƣơng pháp nghiên cứu hữu hiệu cho phép xác định kết xác cấu trúc phổ phức tạp phân tử hai nguyên tử Kỹ thuật phổ đánh dấu phân cực nhằm xây dựng đƣờng cong tƣơng tác phổ phân tử tiệm cận với kết qủa lý thuyết 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] C.L.Vân, Đ.X.Khoa, Vật lý laser quang phi tuyến, NXB ĐHQG Hà nội, (2005) [2] H.Q.Quý, V.N.Sáu, Vật lý laser quang phi tuyến, ĐH Vinh, (1997) [3] V.N.Sáu, H.Q.Quý, Tĩnh lưỡng ổn định laser màu, NCKHKTQS, 15, (12 - 1995) [4] Nguyễn Huy Bằng “ Investigation of electronic state of the NaLi molecule by polarization labelling spectroscopy ”, (2008), Luận văn tiến sĩ [5] C E Felows: The NaLi 11∑+ (X) electronic ground-state dissociation limit, J Chem Phys, 94 (1991) 5855-5864 [6] C.E Felows: The NaLi A(2) 1∑+ electronic state: first high-resolution spectroscopic study, J Mol Spectrosc, 136 (1989) 369-379 2007 [7] W Demtroder: Molecular physics, Wiley VCH, 2003 [8] Nguyen Huy Bang, A Grochola, W Jastrzebsky, and P Kowalczyk First observation of states of NaLi molecule Chem Phys Lett, 440 (2007) 199-202 [9] R F Barrow, P Crozet, Annual, Reposts on the Progress of Chemistry, Section C 89 (1992) 353 - 471 [10] Z J Jabbour, J Huennekens, J Chem Phys 107 (1997) 1094-1105 [11] A Pashov, I Jackowska, W Jastrzebski, P Kowalczyk, Phys Rev A 58 (1998) 1048-1054 [12] Journal of Molecular Spectroscopy [13] Journal of Chemical Physics 130 124307 (2009) ...  21 Chƣơng KHẢO SÁT CÁC TRẠNG THÁI KÍCH THÍCH BẬC CAO CỦA NaLi BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHỔ ĐÁNH DẤU PHÂN CỰC 2 .1 Một số vấn đề cấu trúc phổ phân tử hai nguyên tử 2 .1. 1 Các trạng thái điện tử phân tử. .. phổ học sâu tìm hiểu phƣơng pháp phổ đánh dấu phân cực Ứng dụng phƣơng pháp phổ đánh dấu phân cực để giải thích cấu trúc phân tử NaLi 6 + Ứng dụng phƣơng pháp để giải thích trạng thái kích thích. .. 2 .1. 1 Phân loại trạng thái điện tử phân tử .20 2 .1. 2 Tƣơng quan trạng thái phân tử với trạng thái nguyên tử 22 2.2 Khảo sát trạng thái kích thích bậc cao NaLi 24 2.2 .1 Phân