Итак, в настоящее время я прохожу курс молекулярной спектроскопии и нахожу некоторые концепции очень неинтуитивными и очень трудными для понимания (возможно, из-за недостатка моих знаний или отсутствия объяснений в книге).
Итак, моя проблема заключается в следующем: предположим, у меня есть коробка, полная молекул газа H-Cl, и, поскольку HCl является молекулой с ненулевым дипольным моментом, согласно книге, которую я читаю, компонент дипольного момента HCl вдоль некоторой оси изменяется синусоидально, точно так же, как изменяющееся во времени электрическое поле электромагнитной волны, которое может вызывать испускание или поглощение фотонов при взаимодействии электромагнитной волны с молекулой. Мой первый вопрос: как молекулы, которые вращаются (или вибрируют), действительно взаимодействуют с входящей электромагнитной волной и приводят к изменению энергетических уровней вращения (или вибрации).
Мой второй вопрос заключается в том, что, рассматривая HCl как полярно вращающуюся молекулу, заряды в молекуле претерпевают ускорение (из-за вращения), что должно приводить к тому, что заряды излучают фотоны фиксированных энергий (не испуская непрерывный спектр, а испуская фотоны дискретных энергий) и, таким образом, через некоторое время молекулы должны перейти в основное состояние. Но этого не происходит. Я не понимал ответов, которые давали мои друзья, поскольку они включали некоторые статистические данные о населении и квантовые частицы, не излучающие энергию, но у них не было никаких дополнительных объяснений для них.
Я лишь предлагаю простой эксперимент. Предположим, у меня есть немного газа HCl в ящике, температура которого нагрета до 300 К. Этот ящик адиабатический, поэтому тепло не передается в окружающую среду. Теперь, если кинетическая энергия молекул используется во вращениях и вибрациях, через некоторое время они должны упасть до энергии основного состояния в результате непрерывного излучения фотонов, и, таким образом, все движение через некоторое время должно прекратиться. Так бывает на самом деле или я где-то ошибаюсь?
Мне очень жаль, если вопрос кажется слишком длинным. Если есть что-то, что нуждается в доработке, я обязательно это сделаю.
Итак, давайте рассмотрим следующие три области спектроскопии:
Исторически именно спектроскопия атомов была одним из первых проблесков квантового мира. Нильс Бор вспоминал, что, когда он узнал о формуле Ридберга, ему сразу же стало ясно, что спектральные линии, описывающие формулу Ридберга, должны быть энергетическими уровнями, которыми каким-то образом ограничен атом.
Со временем это привело к квантовой механике Шредингера, Гейзенберга, Дирака и многих других, внесших свой вклад.
Как только установлено, что спектральные линии атомной спектроскопии обусловлены ограничением определенными энергетическими уровнями, вы можете обобщить это и сделать вывод, что всякий раз, когда вы находите спектральные линии, должно быть ограничение определенными энергетическими уровнями .
Затем задача состоит в том, чтобы определить, какая спектроскопия возникает из какого движения.
Со временем выяснилось, что инфракрасное излучение/поглощение связано с состояниями молекулярных колебаний, а микроволновое излучение/поглощение связано с состояниями вращательной энергии.
Это показывает, что ограничения на определенные энергетические состояния, описываемые квантовой физикой, не уникальны для субатомных частиц, таких как электроны. Область квантовой физики распространяется на молекулы.
пользователь137289