CC BY
1МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ
НЕКОТОРЫЕ СВОЙСТВА СОБСТВЕННЫХ ЧАСТОТ, ПОЛУЧЕННЫХ В ШИРОКОМ ДИАПАЗОНЕ ДЛЯ ПОЛОСЫ
КОЛЕБАНИЙ ВОДЫ 183 СМ-1 ИЗ СПЕКТРАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ ВОДЫ
Крайский А.В.
Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, 119991 Москва Ленинский просп. 53, Россия
kraiskiav@lebedev. ru, kraiskiav2@gmail.com
Приведены результаты исследований ряда свойств собственных частот (СЧ) низкочастотных межмолекулярных колебаний воды полосы (далее линии) 183 см-1, полученных в широком диапазоне частот [1] (170 - 210 см-1) при помощи алгоритма автоматического разбиения спектральных параметров большого числа спектров (65) на совокупность групп затухающих осцилляторов. Ранее [2-4] было показано, что для такого набора спектров точки, отображающие положения частот максимумов линии vm и их ширин Г в частотных координатах (квадрат ширины - квадрат частоты) хорошо аппроксимируются наклонной прямой линией [2, 3]. Это было объяснено на основе представлений о классическом затухающем осцилляторе с СЧ v0 и затуханием 5, связанным с однородной шириной колебания у [3]. Было показано, что квадраты частотных параметров осциллятора связаны линейной зависимостью v02 = vm2 + 0.5 Г2/К2, где K - коэффициент неоднородного уширения линии [3].
Суть разработанного нами алгоритма основана на статистических свойствах распределения расстояний точек от некоторой наклонной прямой [4]. В алгоритме последовательно перебирается ряд наклонных прямых, проходящих через центр распределения спектральных точек в диапазоне наклонов прямых для осцилляторов от -0.5 до 0.0. Для каждой прямой рассматривается диапазон расстояний от нее всех спектральных точек и по статистическим свойствам распределений небольшого количества точек, начиная от заданного количества точек (2 или более) по заданным параметрам предполагаемого нормального распределения. Группа содержит не менее 3 точек, что позволяет оценить степень приближенности точек к прямой с помощью понятий ширины группы или плотности числа точек. Для каждой группы точек затем по приведенной выше зависимости определялась СЧ и коэффициент неоднородного уширения линии, позволяющий вычислить однородные ширины линий соответствующих спектров группы. Т.о. получается набор СЧ в указанном выше широком диапазоне с их плотностями, который может характеризовать динамические свойства решетки связей воды.
Для характеристики полученных результатов использовалось нормализованное ранговое распределение СЧ [4] и его производная по положению в ранговой последовательности (подобие плотности состояний), поведение нормализованной плотности точек на частотном интервале, распределение СЧ и плотности точек по расстояниям семейства от центра. Проведено сравнение этих характеристик для 65 точек воды и двух реализаций модельных распределений случайно разбросанных по той же области 65 точек. Получено, что наиболее выразительные различия воды и модели наблюдаются для характеристик с плотностью точек. В воде наряду с довольно равномерным по СЧ распределением наблюдаются также группы с большими на порядок плотностями в низкочастотной части диапазона, спадающие до равномерного уровня на высокочастотной части.
[1] А.В. Крайский и А.А. Крайский. О широком диапазоне собственных частот определенном в полосе колебаний воды
183 см-1 из спектральных параметров комбинационного рассеяния воды и слабых растворов. 5-я Всероссийская конференция «ФИЗИКА ВОДНЫХ РАСТВОРОВ», с.73, ИОФ РАН им. А.М. Прохорова 21-23 ноября 2022 г., Москва, Россия. [2] А.В. Крайский и Н.Н. Мельник, Низкочастотные спектры комбинационного рассеяния света в воде и слабых водных растворах. пространственная неоднородность в растворе перекиси водорода, Биофизика, т.57, №6, с.965 - 972, (2012). [3] А.В. Крайский и Н.Н. Мельник, Определение собственных частот и однородных ширин линий межмолекулярных колебаний в воде и в водных растворах перекиси водорода с помощью КРС, Оптика и спектроскопия, т.124, №5, с.628 - 634 (2018). [4] А.В. Крайский, Н.Н. Мельник и А.А.Крайский, Особенности распределения спектральных параметров межмолекулярных колебаний в воде, полученных с помощью КРС, Оптика и спектроскопия, т.128, №2, с.195 - 203, (2020).
