Относительные массы в полосах вращения симметричных двухатомных молекул

В старой газете Ehrenfest 1931 введение начинается так:

Спектры полос симметричных двухатомных молекул резко отличаются от спектров асимметричных молекул. В самом деле, когда два ядра молекулы идентичны, интенсивность отдельных линий полосы не меняется плавно от линии к линии, а изменяется более или менее заметно.

Существует нечто, называемое относительным весом, определяемое отношением числа состояний, симметричных при обмене двумя ядрами, и числа асимметричных. Говоря современным языком, пусть вырождение основного состояния ядра будет г . Тогда относительный вес ( г + 1 ) / ( г − 1 ) если ядра бозоны, ( г − 1 ) / ( г + 1 ) если фермионы. Если я правильно понимаю, то если вращательное состояние молекулы Дж , то в зависимости от того, Дж нечетно или четно, два ядра могут принять относительную фазу ( − 1 ) Дж , поэтому вырождение нечетного Дж и даже- Дж состояния чередуются в соответствии с относительными весами.

Если предположить, что вышесказанное верно, то есть только одна вещь, которую я действительно не понимаю. Как это проявляется экспериментально в виде чередования интенсивностей? О каких переходах идет речь? М1? Е2? Это спектры поглощения? Спектры излучения? Предположим, вы наполняете молекулярное состояние некоторым спином. Тогда мы просто прыгаем по лестнице, и мне кажется, что при простом сохранении вероятности не может быть никакого изменения интенсивности. Или под интенсивностью они на самом деле подразумевают скорость перехода, а не то, что экспериментатор назвал бы интенсивностью? (Если так, то мне любопытно, как можно определить эти скорости перехода. Из естественной ширины линий? Из конкуренции между излучением и столкновениями в образце газа?)

П. Эренфест и Дж. Р. Оппенгеймер, "Заметка о статистике ядер", Phys. Rev. 37 (1931) 333, http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRev.37.333 , DOI: 10.1103/PhysRev.37.333

Одно уточнение: поскольку симметричные молекулы имеют нулевой дипольный момент, они не взаимодействуют с электромагнитным излучением. Поэтому чисто вращательные переходы запрещены. Вы можете наблюдать переходы в другие электронные состояния вместе с изменением J на ​​±1.
@gigacyan: Хм ... но разве вы не можете, например, получить электрическое квадрупольное излучение между вращательными состояниями с одним и тем же электронным состоянием?
да, но правила отбора будут другими: учетверенными являются переходы J±2 (например, в рамановской спектроскопии).

Ответы (1)

Это реальное разделение молекул по взаимной ориентации обоих ядерных спинов. Например, разности энергий орто- и параводорода достаточно, чтобы вскипятить 50% жидкого водорода, поскольку ортоводород медленно превращается в параводород.

Вы можете наблюдать изменение интенсивности любым методом, который может разрешить вращательные линии - поглощением, излучением или чем-то более изощренным. Кислород является одним из крайних случаев: его ядерный спин равен нулю, поэтому даже вращательные состояния в основном электронном состоянии полностью отсутствуют. Если вы изучите спектры возбуждения полосы Шумана-Рунге, вы найдете вращательные линии P(1), P(3),... но не P(2) и так далее. Я полагаю, что этот эффект был важен на заре спектроскопии, когда спектральное разрешение приборов было ниже, поэтому при отсутствии каждой второй линии можно было разрешать спектры намного лучше. См. «Спектры двухатомных молекул» Г. Герцберга.

Спасибо за ваш пост, но не могли бы вы помочь мне понять, что на самом деле представляет собой этот эффект переменной интенсивности с точки зрения наблюдения, что такое мультиполярность и т. д.?
Я не уверен, что вы имеете в виду под . У вас есть неравномерная смесь двух изомеров молекулы. Любое наблюдение, которое может различать вращательные состояния, покажет разную интенсивность четных и нечетных линий, потому что количество молекул разное. И извините, я не знаю, что такое многополярность.
Относительные массы в полосах вращения симметричных двухатомных молекул
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v