Колебательное движение линейной двухатомной молекулы

Этот вопрос касается следующего упражнения из старого экзамена:

Колебательное движение линейной двухатомной молекулы можно аппроксимировать простым гармоническим движением.

  • Молекула CO имеет связь с силовой постоянной к "=" 1900 г. Н м 1 . Какая частота излучения возбудит переходы между различными колебательными энергетическими уровнями? (C и O имеют массу 12 м ты и 16 м ты соответственно, где м ты это атомная единица массы.)

  • Объясните, почему электромагнитное излучение не может возбудить колебательные переходы в О 2 или Н 2 молекула. Какое это имеет значение для нагрева земной атмосферы солнцем (парниковый эффект)?

Для первой части я знаю уровни энергии гармонического осциллятора (в системе отсчета центра масс)

Е н "=" ю ( н + 1 / 2 ) , где  ю "=" к мю , мю "=" м О м С м О + м С

а энергия фотона частоты ν дан кем-то Е п час "=" час ν . Энергия фотона должна быть разностью энергий между двумя состояниями: Е п час "=" Е н Е м "=" ю ( н м ) . Это дает мне частоту

ν "=" ( н м ) 2 π к мю

Или минимальная частота ν 0 "=" 1 2 π к мю , верно?

Однако теперь к моему актуальному вопросу: я не знаю, почему мы не можем сделать то же самое с двумя другими молекулами? Чем отличается О 2 и Н 2 ?

Буду признателен за помощь, спасибо! "="

Ответы (1)

Молекулы О 2 и Н 2 симметричны и не имеют дипольного импульса. Поэтому они не могут взаимодействовать с ЭМВ (по крайней мере, в дипольном приближении).

Можно сказать, что переходы между уровнями осциллятора в этих молекулах запрещены симметрией в электродипольном приближении.

Молекула С О состоит из двух разных атомов. Средние положения положительных и отрицательных зарядов неодинаковы. Эта молекула полярна .

Думаю, по тем же причинам несмежные переходы в СО тоже не возбуждаются. Нет дипольного момента, связывающего основное состояние с третьим возбужденным состоянием или четвертое состояние с одиннадцатым.