Theoretical and experimental study of infrared spectra of He₂-CO₂

Author： Tang Jian McKellar A. R.W. Wang Xiao-Gang Carrington Tucker

ISSN： 1208-6045

Source： Canadian Journal of Physics, Vol.87, Iss.5, 2009-05, pp. : 417-423

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Abstract

Additional high-resolution lines in the ν₃ CO₂ fundamental band of the rovibrational spectrum of He₂-CO₂ have been observed using a tunable infrared laser to probe a pulsed supersonic jet expansion. The ro-vibrational spectrum was calculated using Euler angles and five vibrational coordinates that specify the positions of the He atoms with respect to the CO₂ molecule, a product basis, and a Lanczos eigensolver. Rotational states with J = 0, 1, 2, and 3 associated with the vibrational ground state and different states (ν_t) of the torsional motion of the two He atoms about the CO₂ axis are identified and assigned. The assignment is consistent with having different principle axis orientiations in ν_t = 0 and ν_t = 1 states. Δν_t = 1 infrared transistions are forbidden due to the symmetry of CO₂, but Δν_t = 1 microwave transistions are possible. Theoretical line positions and intensities are predicted. Good agreement between experiment and theory was obtained. The calculated energy levels and intensities were crucial in assigning some of the weaker observed transitions.Utilisant un laser infrarouge accordable et un fasiceau supersonique pulsé, nous avons observé de lignes additionnelles de haute résolution dans la bande v₃ fondamentale du CO₂ du spectre rovibrationnel du He₂-CO₂. Le spectre rovibrationnel a été calculé en utilisant les angles d’Euler et les cinq coordonnées vibrationnelles qui décrivent la position des atomes de He par rapport à la molécule de CO₂, ainsi qu’une base produit et l’algorithme de Lanczos. Nous identifions et attribuons les états rotationnels J = 0, 1, 2 et 3 associés au fondamental vibrationnel ainsi que les états (v_t) dus au mouvement de torsion des deux atomes de He par rapport à l’axe du CO₂. L’attribution est cohérente avec un choix d’orientation des axes principaux différent pour les états v_t = 0 et v_t = 1. Les transitions infrarouges Δv_t = 1 sont interdites par la symétrie du CO₂, mais les transitions Δv_t = 1 micro-ondes sont possibles. Nos positions et intensités des lignes calculées sont en bon accord avec les données expérimentales. Nous présentons aussi des prédictions. Les énergies et intensités calculées sont cruciales dans l’assignation de certaines des transitions les plus faibles.