Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Яворский Б.М. -> "Справочное руководство по физике для поступающих в вузы и для самообразования" -> 158

Справочное руководство по физике для поступающих в вузы и для самообразования - Яворский Б.М.

Яворский Б.М., Селезнев Ю.А. Справочное руководство по физике для поступающих в вузы и для самообразования — М.: Наука, 1989. — 596 c.
Скачать (прямая ссылка): spravochdelo1989.pdf
Предыдущая << 1 .. 152 153 154 155 156 157 < 158 > 159 160 161 162 163 164 .. 196 >> Следующая

1 х2 З 1 5 ~~ rfl.6 r,ueikmu?xas
Рис. VI.3.4
3.4. понятие о МОЛЕКУЛЯРНЫХ СПЕКТРАХ
463
льны (VI.2.8.2°), то обменное взаимодействие приводит к притяжению двух атомов H и образованию устойчивой молекулы H2. Потенциальная энергия /7(г) взаимодействия двух атомов имеет минимум на расстоянии ге между атомами, равном r0=l,6?c=0,83 A, где й1,, — радиус первой боровской орбиты атома"водорода (VI.2.5.1 ) (рис. vi.3.4, кривая /). При параллельных спинах электронов ..тчмы H отталкиваются и молекула H2 не образуется (рис VI.3.4, кривая 2). Равновесное расстояние г0 и энергия диссоциации D (VI.3.1.5°) в молекуле H2, рассчитанные в квантовой механике, находятся в хорошем согласии с экспериментально полученными значениями этих величин.
3.4. Понятие о молекулярных спектрах
1°. Спектры испускания и поглощения отдельных молекул (V.3.4.1°) представляют собой совокупность полос, образованных тесно расположенными спектральными линиями. Молекулярные спектры называются полосатыми спектрами (п. 6°). Полосы в молекулярных спектрах наблюдаются в инфракрасном, видимом и ультрафиолетовом диапазоне электромагнитных волн (V.3.7.10).
2°. Спектральная линия в молекулярном спектре, как и в спектрах атомов, возникает при изменении энергии молекулы.
Полная энергия E молекулы состоит из пяти частей, в первом приближении независимых друг от друга: ?поет— энергии поступательного движения центра масс (1.2.3.4°) молекулы; ?„,, — энергии вращательного движения молекулы как целого вокруг некоторых осей; Екол— энергии колебательного движения ядер атомов, входящих в молекулу; ?м — энергии движения электронов в атомах молекул; ?яд — энергии ядер атомов в молекуле:
E = /?пссг "Т" E -}- .^кол "Т" ? ел "4* ?»д.
3°. Энергия ?'молекулы, определяющая ее спектр, состоит из трех частей:
E = ЕВу -f- ?кол -f" E эп.
Изменения ядерной энергии ?9Д не влияют на спектры молекул. Энергия ?„ост изменяется непрерывно, и ее изменения не связаны с оптическими свойствами молекул.
464 ОТДЕЛ VI. ГЛ. 3. СТРОЕНИЕ И СПЕКТРЫ МОЛЕКУЛ
Каждое из трех слагаемых в E' изменяется дискретно *).
Изменения СООТВеТСТВуЮЩИХ ЧаСТеЙ ЭНерГИИ МОЛеКуЛЫ Д^врі
AE&0R и AE911 имеют также дискретные значения, и их сумма равна AE':
АЕ' = АЕВВ + АЕК0І + АЕ9Я.
По правилу частот Бора (VI .2.4.3°) частота v кванта, который испускает молекула при изменении ее энергетического состояния,
v~ h ~~ h "+" ft "Т" ft"
Как показывают опыты и теоретические расчеты,
Д?вр<^А?К0Л<^Д?эд
4°. Образование полос в спектрах испускания и поглощения молекул можно понять, пользуясь неравенствами, приведенными в конце п. 3°. Если на вещество падает электромагнитная волна, происходит ее поглощение. При длине волны падающего света, составляющей 0,1—1 мм (далекая инфракрасная область спектра), кванты энергии Av соответствуют изменению вращательной энергии молекулы А?вр. Поглощение фотона молекулой переводит ее с одного вращательного энергетического уровня на другой, более высокий, и приводит к возникновению спектральной линии вращательного спектра молекулы **). Совокупность всех линий представляет собой весь вращательный спектр молекулы.
5°. Поглощение веществом электромагнитных волн в инфракрасной области с длинами волн 1—10 микрон (мкм) вызывает изменения АЕК0Л. Переходы между колебательными энергетическими уровнями приводят к возникновению колебательного спектра молекулы. Однако при изменении колебательных энергетических уровней молекулы одновременно изменяются и ее вращательные энергетические состояния. Переходы между двумя колебательными энергетическими уровнями сопровождаются изменением вращательных энергетических состояний, и возникает колебательно-вращательный спектр молекулы. На рис. VI.3.5
*) Обоснование этого результата, полученного в квантовой механике, выходит за рамки данного справочного руководства.
**) Переход молекулы с верхнего вращательного энергетического уровня на нижний приводит к возникновению линии вращатель* ного спектра испускания.
3.4. ПОНЯТИЕ O МОЛЕКУЛЯРНЫХ СПЕКТРАХ 465
каждый переход молекулы между двумя колебательными уровнями, дающий линию с частотой vK0JI, сопровождается переходами между вращательными уровнями. В результате образуется спектр с частотами vK0„.Bfiaui. Он состоит из групп очень близких линий, образованных вращательными переходами, соответствующими одному колебательному переходу. Все эти линии сливаются в одну колебательно-вращательную полосу.
'км

ум-няг

Колёаттшые Враіщтлтіе Электронные Шяектшт
ypoSm ype&mt y?m ypotfm
Рис. VI.3.5 Рис. VI.3.6
6°. Поглощение электромагнитных волн видимого и ультрафиолетового диапазона (V.3.7.1u) приводит к изменениям А?эл и переходам молекулы между различными электронными энергетическими уровнями, т. е. к возникновению электронного спектра молекулы. Каждому электронному энергетическому уровню молекулы соответствуют различные возможные колебания ядер атомов в молекуле,
Рис. VI.3.7
т. е. множество колебательных энергетических уровней. Переход молекулы между двумя электронными уровнями сопровождается многими сопутствующими переходами между колебательными уровнями. Возникает электронно-колебательный спектр молекулы с частотами v3JI.K0J[. Он состоит из групп близких линий, образующих электронно-колебательную полосу (рис. 1.3.6). Кроме того, следует учесть, что Каждому колебательному энергетическому состоянию соответствует множество вращательных уровней (рис. VI.3.5).
Предыдущая << 1 .. 152 153 154 155 156 157 < 158 > 159 160 161 162 163 164 .. 196 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed