Молекулы уровни энергии

Для углекислого газа рассмотрены спектры семи изотопических модификаций молекулы. Уровни энергии рассчитывались по известной полуэмпирической формуле [c.19]

Из выражений для поступательных, вращательных и колебательных уровней энергии индивидуальной молекулы энергия системы молекул идеального газа могла бы быть вычислена, если бы было известно распределение энергии по энергетическим уровням, т. е. число молекул на каждом данном энергетическом уровне. Однако для систем, действительно встречающихся в практике, число молекул так велико, что это распределение невозможно определить прямым способом. Вместе с тем когда имеется очень большое число молекул, статистическое вычисление распределения энергии может быть выполнено достаточно точно. [c.91]

Однако отклонения от равномерного распределения молекул газа могут наблюдаться в любой ясный день. В верхних слоях атмосферы число молекул в единице объема достаточно мало, и могут осуществляться мгновенные местные отклонения от средней плотности, что вызывает рассеивание солнечного света, обуславливающее голубой цвет неба. Квантованные уровни энергии будут относиться к частицам. В идеальном газе энергетические уровни являются свойством молекулы, в твердом теле — свойствами кристалла. [c.91]

Как и ранее, рассмотрим систему, состоящую из группы gi уровней энергии е , заполненных молекулами, второй группы g2 уровней энергии Ej, заполненных молекулами, и т. д. Примем, что молекулы неразличимы и нет ограничений для числа их на любом энергетическом уровне какой-либо группы. Общее число молекул составляет Общая энергия равна [c.100]

Наличие естественной ширины спектральной линии вытекает также из квантовой теории. Согласно квантовой теории, атомы (и молекулы) принимают не всевозможные значения энергии, а лишь дискретные, т. е. каждому атому соответствует совокупность значений энергии. Их и принято называть энергетическими уровнями. Отдельные уровни энергии графически изображаются с помощью горизонтальных линий. Расстояния между линиями в вертикальном направлении в выбранных масштабах выражают разность энергий между соответствующими их уровнями. При переходе атомов (или электронов) с верхних уровней на нижние происходит излучение, а при обратном переходе — поглощение. [c.41]

Согласно классической механике энергия какой-либо системы, в том числе атома и молекулы, может иметь любые значения. Для изолированной системы значение энергии определяется начальными условиями, которые, по классической теории, произвольны. Согласно современной квантовой теории возможные значения энергии системы атомов полностью определяются ее внутренними свойствами, т. е. числом и свойствами атомов, ядер и электронов, а также характером их взаимодействия. При этом начальные условия не влияют на возможные значения энергии данной атомной системы. Они показывают лишь количество атомов или молекул в начальный момент времени в том или ином состоянии с определенным значением энергии. Значения энергии, которые могут быть реализованы в данной системе, принято называть уровнями энергии (энергетическими уровнями). Совокупность всех возможных значений энергии, или уровней энергии, носит название энергетического спектра. [c.224]

Энергетические спектры делятся на две основные группы — сплошные и дискретные. Сложные конденсированные системы, некоторые сложные многоатомные молекулы обладают сплошным спектром уровней энергии. Изолированные атомы и сравнительно простые молекулы обладают, как правило, дискретным спектром уровней энергии, что и определяет их специфические квантовые свойства. Следует отметить, что строго дискретные и строго сплошные энергетические спектры являются крайними случаями. В промежутке между ними существуют разнообразные энергетические спектры. [c.224]

Уровни сверхтонкой структуры — это очень тесно расположенные уровни энергии атомов и молекул, связанные с наличием у атомных ядер собственных моментов (ядерных спинов). Разности энергий этих уровней, появление которых обусловлено взаимодействием магнитных и электрических моментов ядер с электронными оболочками атомов и молекул, очень малы и составляют от десятимиллионных до стотысячных долей электрон-вольта. Соответствующие переходы непосредственно изучаются радиоспектроскопическими методами ядерного резонанса (магнитного и квадрупольного). [c.228]

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]

Таковы основные типы уровней энергии. Благодаря разнообразию этих типов получается весьма сложная структура уровней, особенно для молекул. При этом не всегда можно разделить различные виды движения и отнести уровни к определенному типу. Возможны и отличные от перечисленных типы расщепления в результате взаимодействия различных видов движения. [c.229]

Среди молекулярных лазеров значительное место занимают газодинамические лазеры. Для генерации излучения в газодинамическом лазере предварительно нагретый газ очень быстро охлаждают путем приведения его в движение вплоть до сверхзвуковых скоростей. Принципиальная схема газодинамического лазера приведена на рис. 35.18. Вначале рабочий газ в нагревателе 1 нагревают до высокой температуры, затем он поступает в сопло 2, где ускоряется и охлаждается. При этом из-за различных скоростей дезактивации молекул с разным запасом энергии в газе может образоваться инверсия заселенностей уровней энергии, когда концентрация более возбужденных молекул превышает концентрацию менее возбужденных. Далее этот газ попадает в резонатор 3, состоящий из двух зеркал, параллельных потоку. В резонаторе часть энергии, связанная с инверсией заселенностей уровней, превращается в направленное когерентное излучение, которое выходит через] полупрозрачное зеркало 4, образуя лазерный луч 5. [c.292]

В случае комбинационного рассеяния света переходы молекулы возможны не только между основным (нулевым) и первым возбужденным колебательным уровнем, но и между последующими возбужденными уровнями энергии (рис. 43). При этом для гармонического осциллятора переходы возможны только -с изменением колебательного квантового числа на единицу как и для [c.109]

Рис. 34.15. Схема синглетных (S,) и триплетных (Г,) уровней энергии сложной молекулы (у каждого уровня показана относительная ориентация спинов внешних электронов)

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]

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

Потенциальные ямы (см. рис. 95), описывающие колебательные уровни энергии молекулы, сдвинутся друг относительно друга при различных электронных состояниях. Потенциальная яма, соответствующая более возбужденному электронному состоянию, сдвинута вправо относительно потенциальной ямы, относящейся к менее возбужденному электронному состоянию, поскольку возбуждение молекулы подводит ее ближе к диссоциации и, следовательно, сопровождается увеличением расстояния Ло между ядрами. На рис. 97 показаны энергии электронных и колебательных уровней в зависимости от Л. На каждом из колебательных уровней в потенциальных ямах распределение плотности вероятности для соответствую- [c.325]

Переход же молекулы на более высокие уровни е, f и т.д. в большинстве случаев, когда в точках пересечения потенциальной кривой несвязанных состояний 3 с уровнем энергии связанного состояния значение I I p мало, не приводит к диссоциации молекулы. [c.327]

На рис. 3.3, а, б изображены дискретные уровни энергии е (Дж) (колебательной и вращательной) двухатомной молекулы СО. Расстояние между двумя низкими уровнями (нулевым и первым) в единицах энергии равно [c.31]

Рис. 3.3. График уровней энергии двухатомной молекулы (СО) А —колебательной 6—вращательной

Относительно количества теплоты отметим еще следующее. Всякая работа есть форма передачи энергии, теплота также есть, форма передачи энергии, следовательно, теплота— определенный вид работы, но особого рода работы, совершаемой, так сказать, на молекулярном уровне, т. е. молекулами больших энергий над молекулами меньших энергий. Это положение должно быть ясно в свете изложенного анализа выражения (3.33). По аналогии с выражением 6l = pdv видно, что количество теплоты приобретает смысл тепловой работы , например работы, совершаемой молекулами более нагретого тела при передаче кинетической энергии молекулам менее нагретого тела. [c.36]

Рассмотрим какое-либо одно из микросостояний системы. Оно будет характеризоваться тем, что из общего числа N, молекул >N молекул имеют энергию U каждая, N2 молекул — энергию а и т. д., где U, U2. .. — энергетические уровни данной молекулярной системы (т. е. возможные значения энергии ее молекул), причем вследствие того что рассматриваемое микросостояние отвечает определенному макроскопическому состоянию системы с общей энергией U, сумма энергий всех N молекул должна быть равна U, т. е. [c.99]

Характерный потенциал взаимодействия молекул представлен на рис. 12.6 показано также аппроксимирование простого гармонического осциллятора, действительное вблизи положения равновесия. Чтобы определить значения уровней энергии, расположенных через равные интервалы, можно воспользоваться уравнениями квантовой механики [c.291]

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

Видно, что структура уровней энергии молекул, находящихся в возбужденном состоянии, представляет собой почти сплошную разрешенную энергетическую зону, в которой многочисленные энергетические состояния крайне незначительно различаются между собой (рис. 12.7). Вследствие того что расстояния между уровнями энергии так малы, длины волн излучения в периоды, когда молекула переходит из одного разрешенного состояния в другое, очень велики. Вот почему двуокись углерода и водяной пар являются столь интенсивными поглотителями инфракрасного излучения. [c.291]

Известно, что колебательная энергия атомов в молекуле также квантована. Структура колебательных уровней наиболее проста у двухатомных молекул типа N2, Oj и т. д. В этом случае имеется только один вид колебательного движения — симметричные колебания атомов вдоль оси молекулы. Уровни этих молекул расположены почти эквидистантно. Более сложным молекулам соответствует более сложная структура их колебательных уровней. Молекула, состояш,ая из N атомов, имеет г = 3N — 6 колебательных степеней свободы. Если же она линейна, то г = 3N — 5. Каждой степени свободы соответствуют колебательные уровни энергии с частотой нормальных колебаний v,. [c.44]

Короткие, интенсивные, узкополосные лазерные импульсы являются хорошим средством для возбуждения молекул на определенные энергетические уровни. Энергия возбуждения может расходоваться либо на излучение (флуоресцирующая эмиссия), либо на поглощение возбужденными частицами (двойная резонансная спектроскопия). На рис. 130 показан спектр флуоресценции молекулы Ja, возбужденной на длине волны 1 = 5145 А от лазера на аргоне [238]. Полосы, обозначенные 43-0, 43-1 и 43-2, представляют собой резонансно флуоресцирующий контур. [c.220]

Для того чтобы могла произойти реакция превращения исходных молекул Б молекулы продуктов реакции, должны быть разрушены или ослаблены за счет затраты энергии внутримолекулярные связи, существовавшие до столкновения. Напротив, при образовании новых молекул энергия выделяется. В итоге указанных выше затрат и выделения энергии определяется тепловой эффект той или иной реакции. Поскольку энергии разрыва связей очень велики, постольку реакция возможна только в случае, когда кинетическая энергия относительного движения молекул больше энергии активации Е, т. е. энергии, необходимой для разрушения внутримолекулярных связей — величины, различной для различных реакций. При одной и той же средней энерги теплового движения молекул в данном газовом объеме одни молекулы могуг перемещаться с большей скоростью, другие — с меньшей. Поэтому даже при относительно низком среднем уровне энергии теплового движения химическая реакция при отдельных столкновениях молекул возможна- Естественно, при росте температуры число столкновений, сопровождающихся реакцией, увеличивается и, стало быть, существенно увеличивается ско- [c.101]

Для углекислого газа рассмотрено семь изотопических модификаций молекулы. Уровни энергий рассчитывались по общеизвестной полуэмпирической формуле Еун=Ву1 (1+1) —/)уЯ(/ + -М)2-Ь... при этом вращательные и центробежные постоянные Бу, Оу и колебательные термы определены из экспериментальных данных. В результате центры линий СО2 представлены с точностью 0,01 см Интенсивности линий рассчитаны по модели жесткого волчка. Кориолисово взаимодействие учитывалось введением множителя Е= (1- -1уГп) , где I — эмпирическая константа, т — множитель, определяемый вращательным квантовым числом нижнего уровня перехода. В случае полос, образованных переходами с разностью квантовых чисел А/= 2, учитывалась квадратичная зависимость / -фактора от вращательных квантовых чисел. [c.202]

Электронные уровни энергии — это уровни, связанные с движением электронов относительно ядер. Нужно различать уровни энергии электронов внутренних оболочек с энергиями связи от десятков до десятков тысяч электрон-вольт, переходы между которыми дают рентгеновские спектры и изучаются методами рентгеновской спектроскопии, и уровни энергии внещних электронов в атомах и молекулах с энергиями связи порядка немногих электрон-вольт. Переходы между уровнями энергии внешних (валентных) электронов дают оптические спектры в видимой и ультрафиолетовой областях, которые и являются основным источником сведений об этих уровнях. [c.227]

Колебательные уровни энергии — это уровни, связанные с колебательным движением ядер в молекулах около некоторых равновесных положений (с колебаниями молекул, которые можно приближенно считать гармоническими). Частоты этих колебаний отвечают энергиям примерно от 0,025 до 0,5 эВ. Соответствующие переходы между колебательными уровнями молекул непосредственно изучаются методами инфракрасной спектроскопии и методами ко.мбинационного рассеяния света. Электронные переходы в молекулах сопровождаются изменениями колебательной энергии, что приводит к возникновению электронно-колебательных спектров. [c.227]

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]

Уровни магнитной структуры — это уровни энергии, получающиеся при расщеплении уровней энергии свободных атомов и молекул во внешнем магнитном поле. Величина расщепления электронных уровней энергии в сильных полях составляет десятитысячные доли электрон-вольта, вращательных уровней и уровней сверхтон- [c.228]

Уровни энергии —дискретные значения энергии квантовых систем (атомов, молекул, ато у1пых ядер, кристашюв). Совокугнюсгь уровней энергии системы определяет ее энергетический спектр. [c.229]

В подавляющем большинстве газовых лазеров инверсия населенностей создается в электрическом разряде. При этом электроны разряда возбул<дают газ, создавая инверсию населенностей уровней энергии ионов, нейтральных атомов, устойчивых и неустойчивых молекул. Газоразрядный метод применим для возбуждения лазеров как в непрерывном, так и в импульсном режиме. Электрический разряд в газе бывает самостоятельным и несамостоятельным. Несамостоятельные разряды могут быть получены в газах высокого давления и больших объемах. Переход к несамостоятельным разрядам позволил резко поднять мощность и энергию излучения прежде всего таких лазеров с большим КПД, как С02-ла-зеры. [c.895]

В настоящее время красителями принято называть химические соединения с разветвленной системой сопряженных химических связей, обладающие интенсивными полосами поглощения в видимой или ближней ультрафиолетовой области спектра. Схема уровней энергии молекулы красителя приведена на рис. 34.15. Общими особенностями спектроскопических характеристик красителей являются зеркальная симметрия спектров поглощения So—Si и люминесценции, а т.экже частичное перекрытие спектра люминесценции спектром поглощения (рис. 34.16). [c.950]

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]

На рис. 2.8.3 изображены квантовые колебательные уровни для молекулы Л В начиная с нулевого колебательного уровня энергии, находящегося на расстоянии l2hv от минимального уровня потенциальной энергии. Для нулевого уровня, например, только при (ас-стояниях Гх = ОК я Гх = ОВ полная энергия системы является потенциальной, при других расстояниях она складывается из потенциальной и кинетической энер1 ий системы (кроме расстояния Гхи где вся энергия системы — кинеткче-ская). [c.58]

Отметим, что существует тесная связь между законом Максвелла распределения молекул по скоростям и законом Аррениуса. На молекулярном уровне энергия активгции представляет собой не что иное, как некоторое порогэвое значение кинетической энергии сталкивающихся молесул. Подробное изложение газокинетических теорий скоростей химических реакций дано в [1, 7]. [c.60]

Возникновение ОИ связано с движением электрически заряженных частиц (электроны, атомы, ионы, молекулы). Дискретные спонтанные или индуцированные переходы носителей варядоп с более высоких на более низкие уровни энергии сопровождаются испусканием световых квантов (фотонов) с энергией, равной разности энергий этих уровней. Энергия фотона Е — /IV, где h = 6,626-10 Дж-с — постоянная Планка v— частота излучения, Гц. [c.48]

ВЕРОЯТНОСТЬ термодинамическая характеризуется чис-ло 1 способов, которыми может быть реализовано данное состояние системы ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ [—воздействие тел или частиц друг на друга, приводящее к изменению их движения ближнего порядка — взаимодействие между соседними частицами, составляющими вещество гравитационное — взаимодействие между любыми телами, выражающееся в их взаимном притяжении с силой, зависящей от масс тел и расстояния между ними дальнего порядка — взаимодействие между далекими частицами, составляющими вещество звеньями полимерной молекулы при случайном сближении их в процессе теплового движения) обменное — специфическое взаимное влияние одинаковых частиц, входящих в состав квантовой системы, связанное со свойствами симметрии волновой функции системы относительно перестановки координат частиц, а также приводящих к согласованному движению частиц и изменению энергии системы пондемоторное токов — механическое взаимодействие электрических токов посредством создаваемых ими магнитных полей снин-орбитальное — взаимодействие частиц, входящих в состав квантовой системы, зависящее от велггчины и взаимной ориентации их орбитального и спинового моментов импульса, а также приводящих к тонкой структуре уровней энергии системы сннн-решеточ-ное — взаимодействие орбитального магнитного момента атома с кристаллическим полем спин-спиновое — взаимодействие частиц, входящих в состав квантовой системы, обусловленное наличием у частиц собственных магнитных моментов, а также приводящих к сверхтонкой структуре уровней энергии системы электромагнитное — взаимодействие частиц, обладающих электрическим зарядом или магнитным моментом, осуществляемое посредством электромагнитного поля] [c.226]

ПАРАКРИСТАЛЛ — молекулярный кристалл с перемежающимися кристаллическими и аморфными областями ПАРАМАГНЕТИЗМ (есть свойство вещества, помещенного во внешнее магнитное поле, намагничиваться в направлении, совпадающем с направлением этого поля, если в отсутствие внешнего магнитного поля это вещество не обладало упорядоченной магнитной структурой Паули проявляется в металлах и полупроводниках и образуется спиновыми магнитными моментами электронов проводимости ядерный образуется магнитными моментами атомных ядер) ПАРАЭЛЕКТРИК— неполярная фаза сегнетоэлектрика, возникающая выше температуры фазового перехода ПЕРЕОХЛАЖДЕНИЕ— охлаждение вещества ниже температуры его равновесного перехода в другое фазовое состояние ПЕРЕХОД [квантовой системы (безызлучательный характеризуется изменением уровня энергии атома или молекулы без поглощения или испускания фотона вынужденный осуществляется понижением уровня энергии под действием внешнего излучения скачкообразный возникает самопроизвольно или вследствие [c.258]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...