Когда фотоны в ультрафиолетовом и видимом диапазонах излучения исходят от Солнца, они, по-видимому, не взаимодействуют с CO₂ и другими парниковыми газами. Когда эта электромагнитная энергия достигает земли, земля излучает энергию обратно в виде инфракрасного излучения, которое взаимодействует с парниковыми газами, заставляя эти молекулы газа вибрировать, что заставляет часть этой энергии возвращаться на землю.
Мой вопрос: почему излучение с меньшей длиной волны не взаимодействует с CO₂, а с большей длиной волны взаимодействует?
Я знаю, что меньшие длины волн, вероятно, заставят электроны в молекулах газа перейти в более возбужденное состояние и в конечном итоге испустить фотон вместо того, чтобы просто вибрировать молекулу, но кажется, что этого даже не происходит, и излучение с меньшей длиной волны просто проходит. через парниковые газы, как будто их там и нет.
СО , CH и Н O поглощает инфракрасные частоты, потому что электрическое поле действует на полярные химические связи. Они будут возбуждать колебательные и вращательные движения молекулы, которые затем также будут излучать на этих инфракрасных частотах (движение различных зарядов).
Инфракрасный свет не действует на O и н молекул, потому что эти связи неполярны. ИК ничего не может сделать с атомами аргона в атмосфере. Вот почему небольшое количество CO управлять климатом Земли.
Видимый свет не поглощается, потому что он не соответствует никаким энергиям электронного возбуждения в этих молекулах.
УФ-свет поглощается, когда энергии достаточно высоки, чтобы возбудить электроны - УФ-С и вакуум-УФ.
Каждая молекула имеет уникальную полосу частот, которая будет воздействовать на ее электроны благодаря химическим связям. Чтобы уточнить, почему это так, ниже приводится прямая цитата из «Органические структуры из спектров: четвертое издание, Л.Д. Филд и др., 2008 г., Wiley and Sons, стр. 2-3»:
«Полосу поглощения можно охарактеризовать [sic] в основном двумя параметрами:
а) длина волны, при которой происходит максимальное поглощение
(б) интенсивность поглощения на этой длине волны по сравнению с базовым (или фоновым) поглощением. Спектроскопический переход переводит молекулу из открытого состояния в состояние с более высокой энергией. Для любого спектроскопического перехода между энергетическими состояниями... изменение энергии... определяется выражением E=hv, где h - постоянная Планка, а v - частота поглощаемой электромагнитной энергии... Спектр состоит из отдельных полос или переходов, потому что поглощение (или излучение энергии) квантуется [так в оригинале]. Энергетическая щель перехода является молекулярным свойством и характеристикой молекулярной структуры».
Таким образом, для органических молекул и парниковых газов инфракрасное излучение чрезвычайно полезно как для исследования химических веществ, так и для обеспечения их энергией, которую они могут накапливать/поглощать и высвобождать позже. Это одна из причин, по которой инфракрасная спектроскопия так полезна для исследования органических соединений.
Более подробную информацию о поглощении парниковых газов инфракрасным излучением можно найти здесь:
https://scied.ucar.edu/диоксид углерода-поглощает-и-повторно-излучает-инфракрасное-излучение
и еще об инфракрасной спектроскопии здесь:
https://www2.chemistry.msu.edu/faculty/reusch/VirtTxtJml/Spectrpy/InfraRed/infrared.htm
ооо