Вращательные уровни энергии

Уровни электрической структуры — это уровни энергии, получающиеся при расщеплении уровней энергии свободных атомов и молекул во внешнем электрическом поле. Происходит расщепление как электронных уровней атомов и молекул, так и вращательных уровней молекул, обладающих дипольным электрическим моментом. Величина расщепления электронных уровней энергии в сильных полях (порядка десятков и сотен тысяч вольт па сантиметр) достигает десятитысячных и тысячных долей электрон-вольта. Для вращательных уровней энергии в применяемых электрических полях порядка тысяч вольт па сантиметр величина расщепления составляет миллионные доли электрон-вольта. В видимой и ультрафиолетовой областях спектра наблюдается расщепление спектральных линий атомов в электрическом поле, соответствующее расщеплению электронных уровней энергии, которое носит название эффекта Штарка. Расщепление вращательных уровней дипольных молекул в электрическом поле может изучаться непосредственно радиоспектроскопическим методом электрического резонанса. [c.229]

Формула (33.5) определяет совокупность вращательных уровней энергии (рис. 33.2). Расстояние между соседними последовательными уровнями энергии возрастает пропорционально квантовому числу / [c.235]

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]

Расстояния между вращательными уровнями энергии очень малы. Они имеют порядок 10 эВ, и переходы между этими состояниями генерируют излучение с длиной волны от [c.316]

Вращательные спектры. Излучать и поглощать электромагнитное излучение при переходах между вращательными уровнями энергии могут лишь молекулы, обладающие электрическим дипольным моментом. Поэтому [c.319]

Рис. 12.7. Электронные уровни, колебательные и вращательные уровни энергии двухатомной молекулы

Для молекул вследствие Ш. э. происходит расщепление вращательных уровней энергии, причём для молекул типа симметричного волчка, обладающих пост, дипольным моментом примером является молекула аммиака NH3), характерен линейный Ш. э. Для таких молекул методом ЭПР в молекулярных пучках, аналогичным методу ЯМР, могут наблюдаться переходы между подуровнями штарковского расщепления и с большой точностью определяться величины дипольных моментов. [c.475]

Расстояние между вращательными уровнями энергии / и /-f 1 равно [c.119]

Рис. 33.33. Схема лазерных переходов для полос (00 /) — (ЮЮ) и (004) — (02Ю) молекулы СОа (включая вращательные уровни энергии) [5].

Чтобы замкнуть систему уравнений (10.11) — (10.13), необходимо выразить Pfj, (7 и е через гидродинамические величины п, и Т. Однако внутренняя энергия в общем случае не является функцией одной температуры, а, согласно (10.10), зависит от распределения частиц по состояниям. Поэтому необходимы еще уравнения для определения функций пУ. Каждое v-состояние молекулы может быть охарактеризовано одним или несколькими квантовыми числами v , V2, V3 и т. д., характеризующими соответственно состояния вращательных уровней энергии, колебательных уровней энергии н т. д. [c.178]

Спектры излучения молекул называют полосатыми, потому что они имеют вид полос, состоящих из близко расположенных линий. Такой вид спектра обусловливается размыванием линейчатого электронного спектра излучения молекулы за счет энергетических переходов молекулы между колебательными и вращательными уровнями энергий. Энергетическое расстояние между колебательными уровнями значительно больше, чем между вращательными. Поэтому полоса в спектре образуется как бы в два этапа — на определенных расстояниях от частоты излучения в результате электронного перехода образуются линии колебательного спектра, а около каждой линии колебательного спектра образуются очень близко расположенные линии за счет вращательных переходов. Изучение спектров излучения молекул и их комбинационных спектров рассеяния показало, что комбинационные частоты П,, Пз,. .. всегда совпадают с соответствующими разностями частот колебательного спектра молекул или, другими словами, комбинационные частоты совпадают с собственными частотами колебаний молекул. Однако не всем собственным частотам колебаний молекул удается сопоставить комбинационную частоту в спектре комбинационного рассеяния и, кроме того, нет простой связи между интенсивностью линии поглощения в спектре- молекулы и соответствующей линии комбинационного рассеяния. [c.299]

Вращательные уровни энергии. Квантованные энергетические уровни, связанные с вращением двухатомной молекулы с А = S = О относительно оси, перпендикулярной межъядерной оси, имеют моменты импульса, равные %N, и энергии [c.119]

Вращательные уровни энергии в основном зависят от Г, а спин приводит лишь к малому расщеплению уровней на подуровни [c.121]

Энергетически более мощное ультрафиолетовое излучение вызывает переходы между колебательными и вращательными уровнями энергии различных электронных состояний. [c.13]

Вращательные спектры (чисто вращательные). Вращательные уровни энергии находят квантованием энергии вращения, приближенно рассматривая молекулу как твердое тело с главными моментами инерции II, относительно связанных с ней подвижных координатных осей х, у, z. [c.293]

Теллер [836] и Джонстон и Деннисон [476] показали, что вследствие кориолисова взаимодействия, рассмотренного выше, вращательные уровни энергии симметричного волчка, находящегося в колебательном состоянии, в котором однократно возбуждено одно вырожденное колебание V,-, будут описываться не формулой (4,41), а формулой [c.431]

Фиг. 117. Вращательные уровни энергии симметричного волчка в дважды вырожденном колебательном состоянии при С,->0.

В тетраэдрических молекулах имеется три типа вырожденных колебательных уровней — Е, р1 и Основные частоты молекул и ХУ принадлежат только к двум из них, а именно к Е н Р (см. стр. 159). Рассматривая колебания, изображенные на фиг. 41, нетрудно заметить, что при возбуждении одной составляющей дважды вырожденного колебания 7.2 силы Кориолиса не могут возбудить вторую составляющую. Следовательно, для дважды вырожденных колебательных состояний расщепление Кориолиса отсутствует, а, их вращательные уровни энергии совпадают с вращательными уровнями невырожденных колебательных состояний [см. (4,77)]. [c.475]

Фиг. 137. Вращательные уровни энергии сферического волчка в трижды вырожденном (К) и полносимметричном (Ат) колебательных состояниях.

Следует иметь в виду, что эффективные моменты инерции /л, и 1с определенные из Ащ, Вщ и [vl, не являются средними моментами инерции в колебательном состоянии [и]. Для вычисления вращательных уровней энергии колеблющейся молекулы существенно знать не средние значения 1а, ]/1 и 1с, а средние значения А, В н С. Это различие приводит для нелинейных трехатомных молекул к неожиданному следствию, В данном случае, так же как для любого другого плоского тела, для каждого мгновенного положения ядер выполняется соотношение [c.490]

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]

Расстояния между вращательными уровнями энергии молекулы очень малы и имеют порядок 10" эВ, а между колебв-тельными уровнями-примерно на два порядка больше. [c.318]

Вращательные уровни энергии М. в Z- o-стоянии. Вращат. уровни М. качественно описываются в рамках модели жёсткого волчка. Вращат. энергия жёсткой (т. е. колебания её атомных ядер незначительны) двухатомной М. в 2-состоянии [c.187]

Многие из многоатомных молекул являются нелинейными и жесткими. Оставшаяся часть настоящей главы посвящена таким молекулам линейные и нежесткие молекулы рассмотрены в гл. 12. Под термином жесткая молекула в настоящей книге подразумевается молекула, находящаяся в электронном состоянии с единственной равновесной конфигурацией ядер или же в состоянии, в котором барьеры, разделяющие различные равновесные конфигурации на поверхности потенциальной энергии, непреодолимы. Для нежестких молекул (типа аммиака) барьеры по-те1щиальной энергии преодолимы, а туннелирование молекулы между потенциальными минимумами приводит к расщеплениям и сдвигам колебательно-вращательных уровней энергии, наблюдаемым в спектрах. [c.153]

СОг-лаз с замкнутым объемом. Молекулы углекислого газа как и другие молекулы, имеют полосатый спектр, обусловленный наличием колебательных и вращательных уровней энергии. Молекула СОа является линейной с центром симметрии. Она имеет три фундаментальные моды колебаний (рис. 290). Энергия квантов фундаментальных мод колебаний равна а) 1Д1 = 1337 см 1 б) 1Д2 =667 см в) 1Аз=2349 см В каждой моде может быть один или несколько квантов. Колебательные состояния молекулы обозначаются количеством квантов в соответствующей фундаментальной моде колебаний. Например, (010) означает, что симметричные и антисимметрич- [c.323]

Инфракрасные спектры газов сильно отличаются от спектров конденсированных фаз. Принципиальное отличие обусловлено тем, что в газе молекулы могут свободно вращаться, а межмолекулярное взаимодействие минимально. В случае простых молекул это приводит к появлению множества линий тонкой структуры, соответствующих переходам мел<ду вращательными уровнями энергии (рис. 8). По этой причине многие газь , например аммиак, углекислый газ и пары воды в воздухе, используются для калибровки приборов по частотам. Поскольку молярная концентрация в этом случае мала, толщина слоя газовой кюветы измеряется сантиметрами, а не долями миллиметра, как в случае конденсированных фаз. [c.44]

Свободное вращение. Как мы уже видели раньше (раздел 5 гл. II) для молекул типа С2Н4, С Н , СН3—Сн нС—СН3, СНдОН и схожих с ними существует возможность крутильных колебаний. Совершенно очевидно, что до тех пор, пока частота этих крутильных колебаний достаточно велика, или, другими словами, до тех пор, пока высоки потенциальные барьеры, разделяющие различные положения равновесия, вращательные уровни энергии каждого колебательного уровня, возбужденные при обычных температурах, совершенно аналогичны вращательным уро вням молекул, не имеющих таких крутильных колебаний, и поэтому нет никакой необходимости исследовать их отдельно. Однако должна быть рассмотрена возможность свободного или почти свободного вращения, по крайней мере, для некоторых из перечисленных выше молекул. [c.522]

Смотреть страницы где упоминается термин Вращательные уровни энергии : [c.324] [c.186] [c.11] [c.330] [c.23] [c.63] [c.559] [c.597] [c.598] [c.600] [c.603] [c.606] [c.610] [c.612] [c.614] [c.615] [c.616] [c.616] [c.622] [c.622] [c.623] [c.625] [c.633] [c.640]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...