عنوان پایان نامه

محاسبه شدت خطوط الکترونی- ارتعاشی- چرخشی برخی مولکول های دو اتمی MgD , CH+ , CaH


    رشته تحصیلی
    شیمی فیزیک
    مقطع تحصیلی
    دكتری تخصصی PhD
    محل دفاع
    کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 6566;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 81890;کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 6566;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 81890
    تاریخ دفاع
    ۱۲ مهر ۱۳۹۶
    دانشجو
    فاطمه علوی
    استاد راهنما
    علیرضا شایسته

    دانش شدت خطوط طیفی و ضرایب A اینشتین گونه‌های مولکولی اهمیت اساسی در علم فیزیک ستارگان دارد. ضرایب A انشتین می‌توانند به‌طور غیرمستقیم از اندازه‌گیری‌های زمان نیمه عمر تابشی به‌دست ‌آیند. ولی اندازه‌گیری‌های آزمایشگاهی شدت خطوط طیفی برای بعضی از گونه‌های مولکولی در دماهای بالا مشکل است. افزایش سریع توان محاسباتی و توسعه‌های اخیر در شیمی کوانتومی، امکان محاسبه‌ی این کمیت‌ها را فراهم کرده است. با استفاده از روش‌های نیمه‌تجربی که بهترین داده‌های محاسباتی و آزمایشگاهی را ترکیب می‌کنند، می‌توان اطلاعات مفیدی در مورد این مولکول‌ها به‌دست آورد. در این رساله، بیشترین تمرکز بر محاسبه ی شدت خطوط طیفی و ضرایب A اینشتین سه مولکول مهم بین ستاره ای CaH، CH+، MgD و ایزوتوپ-هایشان می باشد. به منظور محاسبه ی ضرایب A اینشتین مربوط به جهش های الکترونی A2?-X2?+ و B2?+-X2?+ برای رادیکال های CaH و CaD، ابتدا شدت خطوط طیفی الکترونی- ارتعاشی و عناصر ماتریسی ممان دوقطبی جهش، با به کارگیری منحنی های انرژی پتانسیل و تکانه های دوقطبی جهش الکترونی محاسبه شده با روش های سطح بالای آغازین، و با استفاده از برنامه ی LEVEL، محاسبه شدند. سپس محاسبه ی شدت خطوط طیفی الکترونی- ارتعاشی- چرخشی جهش های الکترونی ذکر شده، با در نظر گرفتن اثر هرمان- والیس، با استفاده از برنامه ی PGOPHER، صورت گرفت. برنامه ی PGOPHER، با به کارگیری ثابت های بیناب نمایی و عناصر ماتریسی تکانه ها ی دوقطبی جهش الکترونی- ارتعاشی، شدت خطوط طیفی را محاسبه می نماید. بنابراین به منظور تعیین ثابت-های بیناب نمایی برای حالت های برانگیخته ی A2? و B2?+ ایزوتوپ های CaD و CaH، برازش جدیدی صورت گرفت، که در این برازش، ماتریس هامیلتونی شامل عناصر ماتریسی غیرقطری جدیدی نسبت به کارهای پیشین، است. ضرایب A اینشتین گزارش شده برای این دو رادیکال، شامل همه ی جهش های ممکن از ترازهای ارتعاشی 3-0 = v? حالت A2? و ترازهای ارتعاشی 4-0 = v? حالت B2?+ به ترازهای ارتعاشی 4-0 = v? حالت پایه ی X2?+، در محدوده ی تجربی می باشد. همچنین در این کار، اغتشاشات بین حالت های الکترونی A2? و B2?+ مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته اند. در بخش دیگری از این رساله، ضرایب A اینشتین ایزوتوپ های 12CH+، 13CH+، 12CD+ و 13CD+ با استفاده از برنامه ی LEVEL، برای جهش A1?-X1?+ محاسبه شده و اثرات هرمان- والیس مورد مطالعه قرار گرفته است. در این کار، از پتانسیل های تجربی A1? و X1?+ حاصل از روش برازش مستقیم پتانسیل و ممان های دوقطبی جهش محاسبه شده از محاسبات سطح بالای آغازین، استفاده شده است. همچنین شدت خطوط طیفی الکترونی- ارتعاشی- چرخشی و ضرایب A اینشتین جهش های الکترونی A2?-X2?+ و B?2?+-X2?+ برای مولکول MgD، با همان روش اجرا شده برای رادیکال های CaH و CaD، با استفاده از برنامه ی PGOPHER، محاسبه شدند. در این کار، محاسبات شدت با استفاده از پتانسیل تجربی حالت پایه ی الکترونی X2?+ حاصل از روش برازش مستقیم پتانسیل، و پتانسیل های RKR حالت های الکترونی A2? و B?2?+، و ممان های دوقطبی جهش محاسبه شده از محاسبات سطح بالای آغازین، صورت گرفت. ضرایب A اینشتین گزارش شده برای این مولکول، شامل همه ی جهش های ممکن از ترازهای ارتعاشی 5-0 = v? حالت A2? و ترازهای ارتعاشی 6-0 = v? حالت B?2?+ به ترازهای ارتعاشی 15-0 = v? حالت پایه ی X2?+، در محدوده ی تجربی می باشد.
    Abstract
    Line intensities and Einstein A coefficients of interstellar molecules have an important role in astrophysics. Einstein A coefficients can be indirectly obtained by radiative lifetime measurements, however experimental measurement of line intensities for some molecules is difficult. The rapid rise of omputational power and recent developments in quantum chemistry have provided the possibility of calculating Einstein A coefficients and radiative lifetimes. By using empirical methods, which combines the best experimental and computational data, useful information about these molecules can be obtained. In this thesis, most focus is on calculation of line intensities and Einstein A coefficients for three important interstellar molecules including CaH, CH+, MgD and their isotopologues. In order to calculation of Einstein A coefficients of A2?-X2?+ and B2?+-X2?+ transitions for CaH and CaD radicals, first, vibronic line intensities and matrix elements transition dipole moments were calculated by LEVEL program using calculated potential energy curves and electronic transition dipole moments with high-quality ab initio method. Then, the rotational line strengths were calculated using the PGOPHER program of Western with taking Herman-Wallis effect into account. The PGOPHER program calculates Einstein A coefficients using spectroscopic constants and matrix elements transition dipole moments. So, for the A2? and B2?+ excited states of CaH and CaD, new off-diagonal electronic matrix elements were included in the Hamiltonian matrix, and new sets of spectroscopic constants were determined in order to accurately reproduce the line positions and relative intensities of the observed branches in laboratory spectra. For both CaH and CaD isotopologues, Einstein A coefficients were calculated for all possible rovibronic transitions from the v? = 0 to 3 vibrational levels of the A2? state and the v? = 0 to 2 vibrational levels of the B2?+ state to the v? = 0 to 4 vibrational levels of the X2?+ ground state. In other part of the thesis, we calculated Einstein A coefficients of A1?-X1?+ transition for 12CH+, 13CH+, 12CD+ and 13CD+ isotopologues by LEVEL program. In order to calculation of Einstein A coefficients, we used the experimentally determined analytic potential energy curves by the direct-potential-fit (DPF) method for the X1?+ and A1? states and high-quality ab initio transition dipole moments. Also we calculated lines intensity and Einstein A coefficients of A2?-X2?+ and B?2?+-X2?+ transitions for MgD molecule by PGOPHER program. Using the experimentally determined analytic potential energy curve for the X2?+ state, and the Rydberg–Klein–Rees (RKR) potentials for the A2? and B?2?+ states, combined with the most recent ab initio transition dipole moments, line intensities were computed. In the thesis, reported Einstein A coefficients for MgD include all possible rovibronic transitions from the v? = 0 to 5 vibrational levels of the A2? state and the v? = 0 to 6 vibrational levels of the B2?+ state to the v? = 0 to 15 vibrational levels of the X2?+ ground state.Key words: Interstellar molecules, Einstein A coefficients, PGOPHER program, Electronic transitions