第33卷，第2期 2013年2月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
高温下CO分子的振转跃迁光谱齐新华，苏铁，杨富荣，鲍伟义，陈力
中国空气动力研究与发展中心空气动力学国家重点实验室，四川绵阳621000
Vol.33,No.2,pp300-303 February,2013
摘要采用近似方法计算了CO分子的总配分函数；利用该分子的偶极矩函数和在Morse近似下的波函数，计算了分子的振转跃迁矩阵元及在常温和高温下的吸收系数。计算结果表明，在常温（296K)和高温下（3000K)，计算结果与HITRAN数据库和文献值符合的很好，表明对分子总配分函数和振转跃迁矩阵元的
计算是可靠的。并首次计算了CO分子在更高温度(4000和6000K)下的吸收系数，关键调光谐；CO；总配分函数；振转跃迁矩元；吸收系数
中图分类号：0433.8
引言
文献标识码：A
DOI; 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2013)02-0300-04
数。由于几乎所有的红外光谱都是在热平衡的条件下观察到的，故只需要考察分子在热平衡时在各个不同量子态之间的分布。
分子光谱是目前研究分子结构的重要手段之一，不但在环境检测与分析、高分子材料、生物技术、燃烧与火焰及医学等领域有着广泛的应用，而且在大气物理学和天体物理学中有着非常重要的作用。CO是地球大气层和星际物质中的重要组成部分，在各种气体电离的过程中起很大的作用，也是造成大气污案的主要成分之一。长期以来，人们一直都在研究(1-6)，并且越来越重视它。虽然在实验和理论上CO分子已有大量报道，但是大量分子光谱实验测量及理论计算主要是在常温下[6]，比较有名的光谱辐射数据库是Rothman 等7研制的HITRAN分子数据库中最高温度也只能外推到 3000K。近年来，随着航空航天技术及天体物理学和大气物理学等学科的快速发展，对地球大气和行星大气分子光谱的研究提出了更高的要求，需要极端高温下的光谱数据。目前，分子光谱的实验测量主要在常温和中等高温下进行，对 3000K以上这样极端高温下的光谱信息很难通过实验获取，而大部分理论计算也主要针对常温和中等高温。本研究首先计算了分子的配分函数，CO分子的振转跃迁矩阵元，首次报道了该分子在4000和6000K下的高温光谱。
1
计算方法
光谱谱线的强度不仅与跃迁儿率和频率有关，还与初始状态中的分子数有关，因此，要从理论上预测强度，除了害要知道跃迁几率之外，还必须知道处在不向初态中的分子
收稿日期：2012-06-06，修订日期：2012-09-18
基金项目：国家安全重大基础研究计对项目(513420203)资助
配分函数的计算
1.1
对双原子分子的总配分函数在乘积近似下可表示为(
Q=Q XQ
(1)
由玻尔兹受分布对非谱振子的所有报动态求和，得到报动配分函数，即
Qa = exp[(-h /KT)G())
(2)
式中v为报动量子数，h是普朗克常数，c是真空中的光速，是玻尔兹变常数，T是温度，当T充分大或B，充分小时，振动转子的转动配分函数可以表示为
K
Q α_(2J +1)exp[hcBJ(J +1)/&TJ =
hcB.
(3)
式中J为转动量子数，B，是第v个报动态的转动常数。所以对分子第个报动态的第个转动能级的分子数目为
N
exp[(he/KT)G()J(2J +1)
N
Q
exp[ hecBJ (J +1)/KT]
1.2吸收系数的计算
(4)
一且计算了总配分函数，就可以利用下面的公式计算吸收系数
eg
8元
R"
IR 8元
Nurhe
2J+1
3h*
(5)
式中是从低态到高态的跃迁的波数，cm-1；L(J)是Honl
作者简介：齐新华，1978年生，中国空气动力研究与发展中心助理研究员万方数据
e-mail:; qxh_78@sina, com