Μελέτη κρούσεων ατόμων/μορίων ΝΑ/ΝΑ2 σε μια μοριακή υπερηχητική δέσμη

Abstract

THE PROPERTIES OF A SUPERSONIC NA/NA2 NOZZLE BEAM DEPEND STRONGLY ON THE PROCESSES WHICH OCCUR WHEN THE GAS EXPANDS THROUGH THE NOZZLE. THE PRESENT WORK INVESTIGATES IN WHICH WAY ATOM-DIMER-COLLISIONS INFLUENCE THE POPULATION DISTRIBUTION OF THE VIBRATIONAL-ROTATIONAL LEVELS OF THE NA2- MOLECULE DURING THE EXPANSION.THE EXPERIMENT IS AS FOLLOWS: A DYE-LASER EXCITES THE NA-ATOMS AT THE NOZZLE EXIT (3S -> 3P). A CHOPPER SWITCHES THIS LASER BEAM ON AND OFF SO THAT A PART OF THE NA-ATOMS IS ALTERNATIVELY IN THE 3S OR 3P STATE. FAR DOWNSTREAM THE MOLECULAR BEAM A AR+ -LASER EXCITES DIFFERENT VIBRATIONAL-ROTATIONAL LEVELS OF THE MOLECULE. THE EXPERIMENTAL RESULTS SHOW THAT THE POPULATION DISTRIBUTION OF THE MOLECULAR ENERGY LEVELS IS STRONGLY DEPENDING ON WHETHER THE NA-ATOMS ARE IN THE GROUND OR EXCITED STATE. ESPECIALLY ONE FINDS THAT THE POPULATION OF THE MOLECULAR LEVELS WITH LOW INTERNAL ENERGY DECREASES WHILE THE POPULATION OF THE LEVELS WITH HIGHER INTERNAL ENERGY INCREASES IF THE NA-ATOMS ARE IN THE EXCITED STATE. ACCORDING TO THESE RESULTS A MODEL IS PRESENTED WHICH CONSIDERS THE DIFFERENT EFFECT OF COLLISIONS BETWEEN THE NA2 -MOLECULES AND GROUND OR EXCITED STATENA-ATOMS ON THE POPULATION DISTRIBUTION OF THE VIBRATIONAL- ROTATIONAL LEVELS OF NA2. IT IS SHOWN THAT THE MOLECULES LEAVE THE NOZZLE WITH HIGH VIBRATIONAL- ROTATIONAL ENERGY AND RELAX DOWN TO LOWER ENERGY LEVELS BY MEANS OF COLLISIONS IN THE EXPANSION ZONE. THE MODEL SHOWS THEREFORE THAT THE ATOM-DIMER- COLLISIONIS AN IMPORTANT PROCESS RESPONSIBLE FOR THIS INTERNAL RELAXATION.

ΟΙ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΜΙΑΣ ΥΠΕΡΗΧΗΤΙΚΗΣ ΔΕΣΜΗΣ ΝΑΤΡΙΟΥ ΕΞΑΡΤΩΝΤΑΙ ΣΗΜΑΝΤΙΚΑ ΑΠΟ ΤΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΠΟΥ ΣΥΜΒΑΙΝΟΥΝ ΟΤΑΝ ΤΟ ΑΕΡΙΟ ΕΚΤΟΝΟΥΤΑΙ ΔΙΑ ΜΕΣΟΥ ΤΟΥ ΑΚΡΟΦΥΣΙΟΥ. Η ΕΡΓΑΣΙΑ ΑΥΤΗ ΜΕΛΕΤΑ ΠΩΣ ΟΙ ΚΡΟΥΣΕΙΣ ΜΕΤΑΞΥ ΑΤΟΜΩΝ ΚΑΙ ΜΟΡΙΩΝ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗΝ ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΠΛΗΘΥΣΜΩΝ ΣΤΙΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΔΟΝΗΣΗΣ- ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΗΣ ΤΟΥ ΜΟΡΙΟΥ ΝΑ2 ΚΑΤΑ ΤΗ ΔΙΑΡΚΕΙΑΤΗΣ ΕΚΤΟΝΩΣΗΣ. ΤΟ ΠΕΙΡΑΜΑ ΛΕΙΤΟΥΡΓΕΙ ΟΠΩΣ ΑΚΟΛΟΥΘΕΙ: ΕΝΑΣ LASER ΧΡΩΣΤΙΚΩΝ (DYELASER) ΔΙΕΓΕΙΡΕΙ ΤΑ ΑΤΟΜΑ ΝΑΤΡΙΟΥ ΣΤΗΝ ΕΞΟΔΟ ΤΟΥ ΑΚΡΟΦΥΣΙΟΥ (3S -> 3P). ΕΝΑ ΔΙΑΦΡΑΓΜΑ ΑΝΟΙΓΟΚΛΕΙΝΕΙ ΤΟ LASER ΕΤΣΙ ΩΣΤΕ ΜΕΡΟΣ ΤΩΝ ΑΤΟΜΩΝ ΝΑΤΡΙΟΥ ΝΑ ΒΡΙΣΚΕΤΑΙ ΕΝΑΛΛΑΞ ΣΤΗΝ 3S- 'Η 3Ρ- ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ. ΑΡΚΕΤΑ ΜΑΚΡΥΑ ΠΙΟ ΚΑΤΩ ΣΤΗΝ ΔΕΣΜΗ ΕΝΑΣ LASERΑΡΓΟΥ ΔΙΕΓΕΙΡΕΙ ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΕΣ ΔΟΝΗΤΙΚΕΣ -ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΕΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΤΟΥ ΜΟΡΙΟΥ. ΤΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΔΕΙΧΝΟΥΝ ΟΤΙ Η ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΠΛΗΘΥΣΜΟΥ ΣΤΑ ΜΟΡΙΑΚΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΕΠΙΠΕΔΑ ΕΞΑΡΤΑΤΑΙ ΣΗΜΑΝΤΙΚΑ ΑΝ ΤΑ ΑΤΟΜΑ ΝΑΤΡΙΟΥ ΒΡΙΣΚΟΝΤΑΙ ΣΤΗΝ ΔΙΗΓΕΡΜΕΝΗ 'Η ΒΑΣΙΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ. ΕΙΔΙΚΑ, ΒΡΙΣΚΕΤΑΙ ΟΤΙ Ο ΠΛΗΘΥΣΜΟΣ ΤΩΝ ΜΟΡΙΑΚΩΝ ΕΠΙΠΕΔΩΝ ΜΕ ΛΙΓΗ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΕΛΛΑΤΟΥΤΑΙ ΕΝΩ Ο ΠΛΗΘΥΣΜΟΣ ΤΩΝ ΕΠΙΠΕΔΩΝ ΜΕ ΥΨΗΛΗ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΑΥΞΑΝΕΤΑΙ ΑΝ ΤΑ ΑΤΟΜΑ ΝΑΤΡΙΟΥ ΒΡΙΣΚΟΝΤΑΙ ΣΤΗΝ ΔΙΗΓΕΡΜΕΝΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ. ΣΥΜΦΩΝΑ ΜΕ ΤΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΑΥΤΑ ΠΑΡΟΥΣΙΑΖΕΤΑΙ ΕΝΑ ΜΟΝΤΕΛΟ ΠΟΥ ΕΞΕΤΑΖΕΙ ΤΗΝΔΙΑΦΟΡΑ ΠΟΥ ΕΧΟΥΝ ΟΙ ΚΡΟΥΣΕΙΣ ΜΕΤΑΞΥ ΜΟΡΙΩΝ ΝΑΤΡΙΟΥ ΜΕ ΔΙΗΓΕΡΜΕΝΑ 'Η ΟΧΙ ΑΤΟΜΑΝΑΤΡΙΟΥ ΣΤΗΝ ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΠΛΗΘΥΣΜΩΝ ΣΤΑ ΔΟΝΗΤΙΚΑ-ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΑ ΕΠΙΠΕΔΑ ΤΩΝ ΜΟΡΙΩΝ. ΕΤΣΙ ΔΕΙΧΝΕΤΑΙ ΟΤΙ ΤΑ ΜΟΡΙΑ ΕΓΚΑΤΑΛΕΙΠΟΥΝ ΤΟ ΑΚΡΟΦΥΣΙΟ ΜΕ ΜΕΓΑΛΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΔΟΝΗΣΗΣ-ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΗΣ ΚΑΙ ΜΕΤΑΦΕΡΟΝΤΑΙ ΣΕ ΕΠΙΠΕΔΑ ΧΑΜΗΛΟΤΕΡΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΜΕΣΩ ΚΡΟΥΣΕΩΝ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΕΚΤΟΝΩΣΗΣ. ΤΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ΔΕΙΧΝΕΙ ΟΤΙ ΟΙ ΚΡΟΥΣΕΙΣ ΜΟΡΙΩΝ-ΑΤΟΜΩΝ ΕΙΝΑΙ ΕΝΑΣ ΣΗΜΑΝΤΙΚΟΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΑΣ ΓΙΑ ΑΥΤΟ ΤΟ ΕΝΔΟΜΟΡΙΑΚΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ.