Orientador: Daniel Pereira

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas Instituto de Fisica Gleb Wataghin

Resumo: Neste trabalho realizamos uma investigação sistemática do modo vibracional de estiramento C-O, da espécie isotópica 13CD3OH. Os objetivos básicos foram: geração de novas linhas laser IVL; aquisição de dados de absorção IV através de técnicas de espectroscopia à Transformada de Fourier e...

Resumo: Neste trabalho realizamos uma investigação sistemática do modo vibracional de estiramento C-O, da espécie isotópica 13CD3OH. Os objetivos básicos foram: geração de novas linhas laser IVL; aquisição de dados de absorção IV através de técnicas de espectroscopia à Transformada de Fourier e Fotoacústica; análise dos dados experimentais usando modelos de vibração e rotação para a determinação de números quânticos de níveis e autovalores de energia associados à transições IV e IVL.
Através da técnica de espectroscopia à Transformada de Fourier, espectros contínuos à resolução 0.12 e 4 x 10-3 cm-1, na região de 920 a 1070 cm-1, foram obtidos. Destes espectros foi possível determinarmos: 45 transições de absorção IV em boa coincidência com o espectro de emissão do laser a CO2; e O valor do número quântico J dos multipletos principais (n=O) dos ramos P e R do modo de estiramento C-O.
Como conseqüência do bombeamento óptico da molécula, pela primeira vez utilizando um laser a CO2 em guia de onda com 290 MHz de largura de ganho como fonte de bombeamento, observamos e caracterizamos 96 novas emissões laser IVL. Para cada linha, realizamos medidas de comprimento de onda, polarização e intensidade relativa, pressão, e off-set. A freqüência de 13 linhas laser IVL deste isótopo, foram medidas através da técnica de detecção heterodina.
Realizamos também uma investigação fotoacústica, utilizando a cavidade laser IVL, como uma cela fotoacústica. Como conseqüência observamos 108 linhas de absorção e para cada uma delas, medimos o off-set e intensidade relativa. Além disso, apresentamos um "ATLAS" de espectros de absorção fotoacústica em torno de linhas de emissão do laser a CO2.
Por meio de uma comparação direta entre dados experimentais e um espectro calculado, gerado pelo modelo vibro-roto-torcional para moléculas tipo metanol, identificamos os números quânticos dos níveis de energia envolvidos em 16 transições de emissão laser IVL e em 7 transições de absorção IV relacionadas, bem como determinamos os autovalores de energia. Os resultados da análise do espectro à Transformada de Fourier foram fundamentais para algumas identificações

Abstract: In this work we have performed a systematic investigation on the C-O stretching vibrational band of the 13CD3OH molecule. The basic purposes of ours study were: the generation of new FIR laser lines; acquisition of IR absorption data by Fourier Transform and Optoacoustic spectroscopy...

Abstract: In this work we have performed a systematic investigation on the C-O stretching vibrational band of the 13CD3OH molecule. The basic purposes of ours study were: the generation of new FIR laser lines; acquisition of IR absorption data by Fourier Transform and Optoacoustic spectroscopy techniques; and a spectroscopic analysis of the experimental data, using vibration and rotation models for the determination of quantum numbers and energy eigenvalues associated with IR and FIR transitions.
By using Fourier Transform spectroscopy, continuous spectra were obtained in the region from 920 to 1070 cm-l, at instrumental resolution of 0.12 cm-l and 4 x 10-3 cm-l. From these spectra it was possible to find 45 IR absorption transitions in good coincidence with the CO2 laser emission spectra and to determine the J quantum numbers of the main multiplets (n=O) in the P and R branches of the C-O stretching mode.
As a consequence of the optical pumping of this molecule, using, for the first time, a 290 MHz tunability WG CO2 laser, we observed 96 new FIR laser lines. For each line we performed wavelenght, polarization, relative intensity, pressure and off-set measurements. The frequency of 13 lines were measured by a heterodyne detection technique.
An optoacoustic investigation using the FIR laser cavity itself as an optoacoustic cell was also carried out. From this, we observed 108 absorption lines which had their off-set and relative intensity measured. Furthermore, we present an "atlas" of the optoacoustic absorption spectra around the CO2 laser emission lines.
By a direct comparison between the experimental data and the calculated spectra, obtained from the vibro-roto-torsional model for methanol-type molecules, we identified the quantum numbers of the energy levels involved in 16 FIR laser transitions and in 7 related IR absorption transitions, and we determined the energy eigenvalues. The results obtained from Fourier Transform spectra analysis were fundamental for same assignments