На какую величину может меняться вращательное квантовое число двухатомной молекулы при взаимодействии с электромагнитным излучением?
Решение
Рассматривая все взаимодействия электромагнитного излучения
(в дальнейшем, света) с веществом важнейшим обстоятельством, определяющим природу возникновения спектра, является квантовая природа молекул.
В соответствии с положениями квантовой механики молекулы не могут обладать любой энергией, но только вполне определенными ее значениями, т.е. энергетическое состояние молекулы квантовано. Как говорят, молекулы находятся в некоторых энергетических состояниях или на различных энергетических уровнях.
Для квантовомеханического описания вращательных энергетических состояний двухатомной молекулы необходимо составить и решить уравнение Шредингера
. При решении этого уравнения получается следующее выражение для собственных значений вращательной энергии Er вокруг одной оси двухатомной молекулы:
(1)
где J-вращательное квантовое число, принимающее значения 0,1,2,3… Если разделить правую и левую части уравнения (1) на hc , получим соотношение для вращательного терма F(J), выраженного в единицах волновых чисел:
Величина содержащая одну индивидуальную константу Ie, называется вращательной постоянной данной двухатомной молекулы и обозначается Ве, т.е.:
Распределение молекул по вращательным квантовым уровням при данной температуре носит статистический характер и обеспечивается тепловым движением молекул