Энергия вращательная, колебательная, электронная

Переизлучение энергии в квантовой теории сводится к представлению о рассеянии как о поглощении падающего на систему фотона с последующим испусканием рассеянного фотона. Энергетический спектр молекулы образуется электронным спектром входящих в нее атомов и колебательными и вращательными уровнями энергии молекулы. Колебательные движения и вращательные движения молекулы квантованы и соответствующие энергетические уровни дискретны. Комбинационное рассеяние образуется в результате переходов между колебательными уровнями. Разность энергий между соседними уровнями равна Ш. Если молекула поглощает падающий фотон с энергией й(о, то может случиться, что энергия Ш будет затрачена для перехода молекулы на более высокой энергетический уровень. Оставшаяся энергия Н(й — Ш) = Н ( > — Q) испускается в виде рассеянного фотона частоты со — Q. При переходе из возбужденного по колебательным уровням энергии состояния на более низкий энергетический уровень молекула может освободившуюся при этом энергию Ш передать рассеиваемому фотону, энергия которого при этом равна Н(й + h l = й(со -Ь Q), т. е. частота фотона увеличивается. В спектре комбинационного рассеяния линии излучения с уменьшением частоты называются стоксовыми, а с увеличением частоты-антистоксовыми. При не очень высоких температурах молекулы по энергиям распределены в соответствии с распределением Больцмана и число молекул, способных принять участие в образовании стоксовых компонент комбинационного рассеяния, больше, чем в образовании [c.266]

Оно объясняется тем, что использованная формула (3.17) не учитывает ангармоничность колебаний, возбуждений электронных уровней и взаимодействия между колебательной, вращательной и электронной энергиями [7]. [c.34]

Энергия, которой может располагать совокупность атомов,в заданном интервале принимает только определенный набор дискретных значений. Для каждого элемента имеется свой набор таких значений энергии. Энергетические состояния атома или совокупности атомов можно характеризовать либо квантовыми числами,-либо значениями энергии. Степени свободы (физические) — вращательная, колебательная, спин и т. д. — характеризуются квантовыми числами. Не существует систем с идентичными квантовыми числами. Это, в частности, означает, что в одном и том же энергетическом состоянии могут находиться только два электрона и только при условии, что их спины имеют противоположную ориентацию. [c.96]

Энергия молекулы состоит из вращательной (вращение жесткой молекулы вокруг центра инерции), колебательной (колебание атомов относительно положения равновесия) и электронной (вращение электронов на устойчивых орбитах в определенном состоянии). Значения энергии вращательного движения двухатомной жесткой молекулы квантованы [c.229]

Молекула обладает поступательной, вращательной, колебательной и электронной энергией. [c.65]

Оба эти противоречия могут быть устранены, если мы воспользуемся приближением, упомянутым в 39, и, считая газ невырожденным и пользуясь распределением Больцмана, учтем дискретность энергетических уровней. При этом квантованными оказываются все виды энергии молекулы поступательная, вращательная и колебательная. Однако минимальные порции (кванты) всех этих видов энергии резко различаются по величине. Для порядка величин квантов поступательной Ле,, вращательной колебательной Лси, электронной ЛСе и внутриядерной Ле п энергий имеет место соотнощение [c.220]

Вне области структурных превращений в веществе элементарное изменение кинетической энергии частиц 6U составляется из кинетических энергий поступательной, вращательной, колебательной и электронной. В основном эта часть внутренней энергии является непрерывной функцией молекулярных скоростей, т. е. температуры, и элементарное изменение ее представляется полным дифференциалом внутренней кинетической энергии. [c.44]

Химические лазеры. В этих лазерах инверсная заселенность создается за счет химических процессов при этом в излучение преобразуется часть энергии, выделяющейся в экзотермических реакциях. В результате реакций могут возбуждаться любые степени свободы молекул-продуктов поступательные, вращательные, колебательные и электронные, причем для газовой среды типичным случаем является возбуждение первых двух. [c.44]

Система уровней электронной энергии двухатомных молекул имеет довольно сложный вид и для нее нет простых выражений через квантовые числа. Поэтому положение электронных уровней не носит такого регулярного характера, как в колебательных и вращательных состояниях. Электронные уровни кажутся расположенными хаотично, хотя в их положении и имеется своя сложная закономерность. [c.28]

Методами статистической термодинамики вычислите для исследуемого газа в приближении жесткий ротатор — гармонический осциллятор сумму по состояниям, приведенную энергию Гиббса и их поступательные, вращательные, колебательные и электронные составляющие при стандартных условиях (Т=298, 15К, Р = 1 а- м), используя формулы (8.7) — (8.11), (8.17). [c.190]

До сих пор при изучении свойств течений газа мы ограничивались простыми, одноатомными молекулами и считали, что внутренняя энергия газа состоит только из энергии беспорядочного поступательного движения молекул. В общем случае при вычислении внутренней энергии газа следует учитывать еще энергию вращательного и колебательного движений. Когда в течении газа появляются возбуждение электронов, диссоциация и ионизация, внутренняя энергия претерпевает изменения, вызванные этими явлениями. Выразим полную внутреннюю энергию единицы массы в виде [42] [c.183]

Каждое электронно-колебательное состояние молекулы характеризуется, кроме того, набором вращательных уровней. Электронный переход обычно сопровождается изменением колебательной и вращательной энергий молекулы, поэтому структура спектра существенно усложняется. [c.14]

Согласно современным представлениям молекула рассматривается как некоторая физическая система, образованная из определенного числа тяжелых ядер и электронов. Энергия молекулы в нервом приближении состоит из энергии электронов и энергии колебательного движения ядер. Кроме того, вся молекула как целое имеет энергию вращательного и поступательного движений. [c.773]

Обычно наиболее легко (наименьшее ) молекулы обмениваются поступательной энергией. Пусть этому процессу соответствует Для того чтобы кинетическое описание с помощью системы (1.6) могло быть приближенно заменено гидродинамическим (уравнениями Навье — Стокса), необходимо иметь <С 1. Параметры при I > 1, соответствующие возбуждению вращательных, колебательных и электронных уровней, могут быть как [c.426]

Расхождение с табличным значением Ас =0,940—0,926= = 0,014 кДж/(кг-К) составляет 1,5%. Оно объясняется тем, что предложенная формула не учитывает ангармоничность колебаний, возбуждений электронных уровней и взаимодействия между колебательной, вращательной и электронной энергиями. [c.23]

Уравнения (1) — (8) справедливы для переходов между различными энергетическими состояниями в газе, находящемся в термическом равновесии и испускающем электромагнитное излучение. Эти переходы могут быть вызваны изменением вращательной или колебательной энергии, из.менением электронной конфигурации или комбинацией этих причин. Возможен случай, [c.345]

Рассмотрим теперь построение ансамбля для системы 5, описание которой требует привлечения квантовомеханических представлений. Такой системой может быть макроскопический газ в ящике объема V, состоящий из реальных молекул с вращательными, колебательными и электронными степенями свободы. Обозначим данное квантовое состояние этой системы через а, которое принимает дискретные значения. Система, находящаяся в состоянии с квантовым числом а, имеет энергию а- Таким же образом, как это было сделано для классических систем, можно ввести в рассмотрение ансамбль из 91 таких систем. Однако теперь системы ансамбля распределены по квантовым состояниям а. [c.206]

Здесь е pj, Sj)— энергия молекулы, когда ее импульс равен р , а внутреннее состояние (т. е. вращательное, колебательное и электронное) определяется квантовым числом Sj. Из формулы (5,29) видно, что общая энергия газа равна сумме энергий отдельных молекул. В этом случае квантовое число а для всего газа представляет собой набор одночастичных состояний [c.208]

Известны также нерезонансные спектроскопические методы, котором обычно соответствуют менее интенсивные спектры. Наиболее часто применяют спектроскопию комбинационного рассеяния (КР), основанную на различии частоты падающего и рассеянного образцом излучения. Фотон теряет энергию в результате поглощения ее молекулами вещества, чему обычно соответствует их колебательное возбуждение, хотя возможно также вращательное или электронное возбуждение. Иногда испускаемый фотон имеет более высокую энергию, чем падающий, если молекулы образца находятся в колебательно-возбужденном состоянии. Однако для матрично-изолированных частиц это не характерно. [c.91]

Общие замечания. Изучение спектров двухатомных молекул дает подробные сведения об их вращательных, колебательных и электронных уровнях энергии зная эти уровни энергии, можно определить точные значения между-атомных расстояний, частот колебаний и силовых постоянных, энергий диссоциации и других величин, характеризующих структуру двухатомных молекул (см. книгу автора Молекулярные спектры и структура молекул , I. Двухатомные молекулы )). Подобную же информацию о структуре многоатомных молекул можно почерпнуть, изучая их спектр. В настоящей книге рассматриваются те сведения, которые вытекают из изучения инфракрасных и комбинационных спектров многоатомных молекул ). Следующую книгу намечено посвятить данным, получаемым путем изучения видимых и ультрафиолетовых (электронных) полосатых спектров. Для многоатомных молекул часто положение сильно осложняется наличием нескольких междуатомных расстояний, нескольких силовых постоянных, нескольких величин энергии диссоциации и т. д., которые обычно приходится определять одновременно. Подобному усложнению структуры в общем случае соответствует весьма значительное усложнение спектров многоатомных молекул по сравнению со спектрами двухатомных молекул. Поэтому было бы нецелесообразным начинать изложение с опытных закономерностей, как это можно делать в случае двухатомных молекул. Вместо этого мы сначала изложим теорию, а затем применим ее для интерпретации наблюденных спектров. Так же, как и в книге Молекулярные спектры I, мы в основном ограничиваемся спектрами газов и паров. [c.11]

До сих пор мы не учитывали удвоение -типа (или -типа) (гл. I, разд. 3,6), т. е. различие в энергии вращательных уровней А1 а А2 с одинаковыми значениями I и К. Как уже говорилось в гл. I, расщепление этого типа в общем случае имеет как электронную, так и колебательную составляющую. При сильном электронно-колебательном взаимодействии отделить их друг от друга невозможно. При слабом взаимодействии, если не возбуждаются вырожденные колебания, расщепление обусловлено в основном электронным движением. Независимо от того, является ли оно по своей природе электронным или колебательным, такое расщепление может быть значительным только для уровней (- -]) [или (+/)] с = 1 в вырожденном электронном состоянии. Как видно из фиг. 36, это расщепление проявляется только в г-подполосе е К = 0. Из-за правил отбора (11,69) и (11,70) расщепление уровней не приводит к расщеплению спектральных линий, а вызывает лишь появление комбинационного дефекта между Р-, В- и ( -ветвями этой подполосы. При атом верхними уровнями для ()-линий являются одни компоненты дублетов, [c.231]

Численные значения поступательных, вращательных, колебательных и электронных энергетических уровней, определенных по спектроскопическим данным или вычисленных с помощью квантовой механики, обычно выражают относительно самого низкого или основного уровня молекулы. Если такие значения используют для вычисления внутренней энергии, полученная внутренняя энергия представляет собой избыточную энергию относительно основного состояния системы, когда все частицы находятся на самом низком энергетическом уровне при температуое абсолютного нуля. Для процессов, в которых общее число частиц данных молекулярных объектов остается постоянным, изменения внутренней энергии могут быть вычислены без сведений об основном состоянии. Однако если число частиц данных молекулярных объектов изменяется, как в химической реакции, то для вычисления изменения внутренней энергии процесса должна быть известна разность между основными состояниями различных соединений. [c.115]

Теплоемкости определяются экспериментально (калориметрически), но они могут быть и вычислены теоретически, исходя из строения элементарных частиц и всего вещества в целом с достаточной степенью точности. При расчете теплоемкостей и энтальпий газов при высоких температурах, когда поглощение энергии газообразным веществом происходит вследствие возрастания энергии поступательного движения молекул, вращательного движения сложных молекул, колебательного движения атомов внутри молекул и расхода энергии на возбуждение электронных оболочек атомов, а в случае высокотемпературной плазмы (- 10 K) и на возбуждение ядерных структур (термоядерные реакции). Суммируя все расходы энергии, можно в общем виде представить уравнение теплоемкости газа следующим уравнением [c.255]

Вращательные уровни энергии — это уровни, связанные с вращательным движением молекулы как целого. Вращение молекул приближенно рассматривают как свободное вращение твердого тела с тремя моментами инерции вокруг трех взаимно перпендикулярных осей. При этом возможны три случая 1) сферический волчок (все три момента инерции одинаковы) 2) симметричный волчок (два момента инерции одинаковы, третий отличен от них) 3) асимметричный волчок (все три момента инерции различны). Разности энергий соседних вращательных уровней составляют от сотых долей электрон-вольта для самых легких молекул до стотысячных долей электрон-вольта для наиболее тяжелых молекул. Вращательные переходы непосредственно изучаются методами инфракрасной спектроскопии и комбинационного рассеяния света, а также методами радиоспектроскопии. Колебательно-вращательные спектры получаются в ре-дультате того, что изменение колебательной энергии сопровождается одновременными изменениями вращательной энергии. Такие изменения происходят и при электронно-колебательных переходах, что и обусловливает вращательную структуру электронно-колебательных спектров. [c.228]

Энергия молекулы, так же как и энергия атома, квантуется, т. е. принимает дискретные значения. При этом с хорошей степенью приближения можно квантовать сначала электронную энергию, затем при заданной электронной энергии— колебательную энергию и, наконец, вращательную энергию при заданных электронной и колебательной энергиях. Схема уровней (без соблюдения действительного масштаба), соответствующих различным значениям полггай энергии, изображена на рис. 33.1. [c.234]

Гораздо сложнее обстоит дело при испускании энергии молекулами, которое имеет место при температура ( ниже 8 ООО—12 ООО К, поскольку при более высоких температурах молекулы диссоциируют на атомы. Если отдельный атом излучает за счет колебания его электронов относительно равновесного состояния, то испускание молекулы помимо электронного движения может происходить также за счет колебательного и вращательного движений. В силу различных причин центры тяжести положительных и отрицательных зарядов, входящих в состав молекулы, могут смещаться относительно друг друга. Молекула при этом становится электрически полярной, обладающей дипольным моментом. Колебания электрических зарядов внутри молекулы, представляющие собой периодическое изменение их взаимного расположения, а также вращательное движение всей молекулы в целом вызывают в соответствии с законами электродинамики испускание электромагнитной энергии молекулой. Таким образом, молекула испускает электромагнитную энергию за счет электронного, колебательного и вращательного движений, что, естественно, приводит к более сложному распределению спектральных линий по сравнению с испусканием атома. За счет слияния большого числа спектральных линий опектры излучения молекул часто имеют так называемую полосатую структуру. [c.23]

Особенности Д. а. и м. в сравнении с дифракцией др. волновых объектов (электронов, нейтронов, фотонов и т. д.) связаны с наличием собств. линейного размера дифрагирующих частиц А, с их малой кинетич. энергией, существованием внутр. электронных (а для молекул ещё и колебательных и вращательных) степеней свободы, возможностью пространственной ориентации молекулы относительно дифракц. решётки, спе-цифич. особенностей потенциала взаимодействия. [c.663]

В соответствии с тремя системами уровней энергии в молекуле — электронной, колебательной и вращательной (рис. 1), М. с. состоят из совокупности электронных, колебат. и вращат. спектров и лежат в широком диапазоне эл.-магн. волн — от радиочастот до рентг, области спектра. Частоты переходов между вращат. уровнями энергии обычно попадают в микроволновую область (в шкале волновых чисел 0,03—30 см ), частоты переходов между колебат. уровнями —в ИК-обла-сть (400—10 000 слг ), а частоты переходов между электронными уровнями — в ва- [c.201]

ФРАНКА—КОНДОНА ПРИНЦИП—утверждает, что электронные переходы в молекулах происходят очень быстро по сравнению с движением ядер, благодаря чему расстояние между ядрами и их скорости при электронном переходе не успевают измениться. Ф.— К. п. соответствует адиабатическому приближению и основан на приближённом разделении полной энергии молекулы на электронную энергию и энергию движения ядер (колебательную и вращательную), согласно Борна—Оппенгеймера теореме. По Ф.— К. п. в простейшем случае двухатомной молекулы наиб, вероятны электронные переходы, изображаемые вертикальными линиями на диаграмме зависимости потенц. энергии от межъядерного расстояния для двух комбинирующих электронных состояний (см. рис. 3 при ст. Молекулярные спектры). Впервые Ф.— К. п. сформулирован Дж. Франком (1925) на основе полуклассич. представлений, а Э. Кондон дал (1926) его квантовомеханич. трактовку. [c.372]

Столкновения первого родй приводят к преобразованию кннетнческой энергии частиц одного сорта в потенциальную энергию частиц другого сорта. При столкновениях второго рода потенциальная энергия преобразуется в некоторые другие виды энергии (кроме излучения), такие, как кинетическая энергия, или передается в форме потенциальной энергии (в виде электронной, колебательной или вращательной энергии) другим частицам того же или другого сорта. Следовательно, столкновения второго рода включают в себя не только процесс, обратный столкновениям первого рода (типа е-Ь Х -> е-Ь X), но и, например, преобразование энергии возбуждения в химическую энергию. [c.134]

В экзотермической реакции часть теплоты реакции перейдет в энергию колебательно-вращательного или электронного возбуждения молекулы АВ. Таким образом, есл достичь инверсии населенностей, то на основе реакции ассоциативного типа можно в принципе создать лазеры на колебательно-вращательных или внбронных переходах. Однако несмотря на то, что были приложены большие усилия, до сих пор удалось создать лишь химические лазеры на колебательно-вращательных переходах. Генерация в этих лазерах была получена в диапазоне длин волн 3—10 мкм, причем наиболее примечательными примерами являются лазеры на HF и DF, которые мы рассмотрим в следующем разделе. Реакция диссоциативного типа п обн1ем виде записывается следующим образом [c.397]

Электронная энергия двухатомных молекул. Электронные (полосатые) спектры двухатомных молекул. Колебательная и вращательная структура электронных спектров. Таблица Деландра. Определение частот колебаний. Спектральные методы определения энергии диссоциации двухато. шых молекул. Принцип Франка — Кондона на примере двухатомных молекул. [c.267]

Выделение электронной и колебательной энергии в молекуле является приближенным и допустимо, поскольку скорости электронов значительно больше скоростей ядер. Приближение, при котором движение электронов рассматривается в поле за- — крепленных ядер, называется ади-абатическим. Оно позволяет получить вполне удовлетворительную картину уровней энергии практически для всех молекул. При более строгом рассмотрении энергетических состояний системы необходимо учитывать энергии электронно-колебательного, электронно-вращательного и колебательно-вращательного взаимодействий. [c.9]

Третий случай предиссоциации. Предиссоциация при вращении (случай III) возникает тогда, когда достаточно возбуждены вращательные уровни колебательных состояний, которые расположены немного ниже самого низкого диссоциационного предела данного электронного состояния. При этом, как и в случае двухатомных молекул, имеется вращательный барьер и, чтобы происходила предиссоциация, требуется большая вращательная энергия, чем это соответствует разности между энергией рассмотренных колебательных уровней и диссоциационным пределом. Для многоатомных молекул до сих пор не наблюдалось ни одного такого случая. [c.485]

Различные атомные и молекулярные константы, необходимые для расчета термодинамических функций газов, известны обычно из спектроскопических данных. Энергии вращательных и колебательных квантов для ряда молекул уже были приведены в предыдущем параграфе. Энергии первых возбужденных электронных состояний атомов и молекул ei обычно порядка нескольких эв, т. е. Si/k порядка нескольких десятков тысяч градусов например, у атомов О /)-терм 8i = 1,96 эв, Zi/k = = 22 800° К у N 1) -терм, ei = 2,37 эв, е /к = 27 500° К у молекул N2 Л Е -терм, 8i = 6,1 эв, Ei/k = 71 000° К у N0 Л Е -терм, ei = = 5,29 эв, Bl/к — 61 400° К. Бывают и исключения. Так, у молекулы О2 первые возбужденные уровни лежат низко — А -терм, ei = 0,98 эв, Ei/A = ЦЗРО К Ч -терм, 83 = 1,62 эв, е /к =МШ01Л. [c.157]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...