Колебательно-вращательное взаимодействие молекул. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Вращат. и колебат. движения в молекуле не являются независимыми. При колебаниях молекулы изменяются её моменты инерции. Поэтому вращат. уровни энергии колеблющейся молекулы отличаются от соответствующих уровней "жёсткой" молекулы - молекулы с неподвижными атомными ядрами. Если считать, что вращат. постоянные А, В, С и центробежная постоянная D зависят от колебат. состояния, то, напр., для вращат. постоянной В получим:

где В_е - вращат. постоянная в равновесной конфигурации,

- малые по сравнению с В_е величины, g,- - кратность вырождения нормального колебания Q_i, суммирование проводится по всем г нормальным колебаниям. Аналогично получаются выражения для др. вращат. постоянных, к-рые позволяют вычислить вращат. уровни энергии двухатомных и многоатомных молекул в невырожденном колебат. состоянии с очень высокой точностью. В вырожденном колебат. состоянии К--в. в. приводит к более сильным эффектам, чем приведённое изменение вращат. постоянных (1). Это связано с наличием колебат. момента импульса в вырожденном колебат. состоянии.

В случае линейной многоатомной молекулы колебат. момент может принимать значения

, где

,...,-

, а суммирование проводится по всем вырожденным колебаниям. В сумме с электронным моментом он даёт полный момент молекулы l относительно её оси. Поскольку полный момент J не может быть меньше момента относительно оси, то l пробегает значения

, . . . Состояний с J=0, 1, . . .,

не существует.

При возбуждении дважды вырожденных колебаний молекул типа симметричного волчка и трижды вырожденных колебаний молекул типа сферич. волчка наиб. сильным становится кориолисово К--в. в. Оно приводит к появлению члена

в выражении для вращат. энергии симметричного волчка, где А вращат. постоянная, - кориолисова постоянная

-го колебания,

- колебат. момент, К - проекция момента молекулы на ось волчка. Этот член снимает вырождение по знаку К. Для сферич. волчка в состоянии

трижды вырожденного нормального колебания кориолисово взаимодействие вызывает расщепление вращат. уровня на три подуровня с энергиями:

Кориолисовы постоянные всегда

и имеют порядок 10^-1-10^-2. См. также ст. Молекула.

Литература по колебательно-вращательному взаимодействию молекул

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.