13-18 September 2019
Kraków
Europe/Warsaw timezone

Precyzyjna spektroskopia kształtów linii widmowych i jej zastosowania

17 Sep 2019, 15:30
30m
ZAPROSZONY wykład w sesji równoległej Fizyka atomowa, molekularna i optyczna, fotonika, informacja kwantowa (S7) Fizyka atomowa, molekularna i optyczna, fotonika, informacja kwantowa

Speaker

Daniel Lisak (Uniwersytet Mikołaja Kopernika, Instytut Fizyki)

Description

Wysokorozdzielcza spektroskopia molekularna jest narzędziem wykorzystywanym w badaniach struktury cząsteczek i ich wzajemnych oddziaływań, a także w pomiarach składu i własności fizycznych gazu. Jej najważniejsze zastosowania obejmują m.in. badania atmosfery Ziemi, tworzenie globalnych modeli zmian klimatu, identyfikacje źródeł zanieczyszczeń, metrologie temperatury i ciśnienia gazu. Dokładności i precyzje osiągane w tych zastosowaniach w głównej mierze zależą od pomiaru natężenia i kształtu linii widmowych. Kluczowy jest tu odpowiedni opis teoretyczny profilu linii widmowej stosowany w trakcie analizy danych. Nowe podejście do tego problemu [1,2], wychodzi poza przybliżenie profilu Voigta i od niedawna znajduje zastosowanie w spektroskopowych bazach danych. Okazuje się, że w typowych warunkach atmosferycznych zderzeniowe efekty takie jak: zależność ciśnieniowego rozszerzenia i przesunięcia linii od prędkości cząsteczek absorbujących światło, a także zderzenia zmieniające ich prędkość, prowadzące do zderzeniowego zwężenia linii w zauważalny sposób wpływają na kształt linii widmowych. Efekty te muszą być uwzględnione w analizie widm, aby wyznaczyć koncentrację gazu z dokładnością względną sięgającą 10$^{-3}$, wymaganą np. w badaniach zmian stężenia gazów cieplarnianych w atmosferze.
Na UMK w Toruniu rozwinięto szereg podejść teoretycznych do opisu kształtów linii widmowych oraz metod doświadczalnych ich pomiaru z dokładnością nie osiągalną innymi technikami. Było to możliwe dzięki wykorzystaniu spektroskopii molekularnej we wnękach optycznych, cechujące się sub-procentową dokładnością pomiaru bardzo małych absorpcji i osią częstotliwości dowiązaną do podstawowych wzorców atomowych [6]. Zaowocowało to zarówno badaniami podstawowymi testującymi Model Standardowy [3], jak i metrologią śladowych ilości gazu [4]. Toruńskie laboratorium jest też źródłem danych referencyjnych dla badań atmosfery Ziemi i innych planet [5], także tych spoza Układu Słonecznego.

[1] N. H. Ngo, D. Lisak, H. Tran, J.-M. Hartmann, J. Quant. Spectrosc. Radiat. T. 129 (2013), 89
[2] J. Tennyson, et al., Pure Appl. Chem. 86 (2014), 1931
[3] P. Wcisło, et al., J. Quant. Spectrosc. Radiat. T. 213 (2018), 41
[4] K. Hashiguchi, D. Lisak, A. Cygan, R. Ciuryło, H. Abe, Sens. Actuat. A 241 (2016), 152
[5] J. Domysławska, et al., J. Quant. Spectrosc. Radiat. T. 169 (2016), 111
[6] A. Cygan, et al., J. Chem. Phys. 144 (2016), 214202

Primary author

Daniel Lisak (Uniwersytet Mikołaja Kopernika, Instytut Fizyki)

Presentation Materials

There are no materials yet.
Your browser is out of date!

Update your browser to view this website correctly. Update my browser now

×