«КОЛЕБАТЕЛЬНО-ВРАЩАТЕЛЬНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ»

КОЛЕБАТЕЛЬНО-ВРАЩАТЕЛЬНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ в энциклопедиях

Поделиться

Физическая энциклопедия

КОЛЕБАТЕЛЬНО-ВРАЩАТЕЛЬНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ

молекул. 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:

2514-27.jpg

где В е - вращат. постоянная в равновесной конфигурации, 2514-28.jpg - малые по сравнению с В е величины, g,-- кратность вырождения нормального колебания Qi, 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 2514-29.jpg, где 2514-30.jpg=2514-31.jpg, 2514-32.jpg, 2514-33.jpg,...,-2514-34.jpg, 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 2514-35.jpg, 2514-36.jpg,... Состояний с J=0, 1,..., 2514-37.jpg 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 2514-38.jpg в выражении для вращат. энергии симметричного волчка, где А вращат. постоянная, 2514-39.jpg - кориолисова постоянная 2514-40.jpg -го колебания, 2514-41.jpg - колебат. момент, К - проекция момента молекулы на ось волчка. Этот член снимает вырождение по знаку К. Для сферич. волчка в состоянии 2514-42.jpg трижды вырожденного нормального колебания кориолисово взаимодействие вызывает расщепление вращат. уровня на три подуровня с энергиями:

2514-43.jpg

Кориолисовы постоянные всегда 2514-44.jpg и имеют порядок 10-1-10-2. См. также ст. Молекула.

Лит.: Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Квантовая механика. Нерелятивистская теория, 3 изд., М., 1974; Герцберг Г., Колебательные и вращательные спектры многоатомных молекул, пер. с англ., М., 1949.

М. С. Курдоглян.