Правила отбора в спектроскопии

Я читаю «Основы молекулярной спектроскопии» Банвелла-МакКаша, и в разных разделах можно встретить эти правила выбора для разрешенных переходов, но книга не дает или не дает надлежащих объяснений для некоторых из них.

Например, в инфракрасной спектроскопии колеблющаяся двухатомная молекула, описываемая простым гармоническим осциллятором, допускает переходы с правилом отбора Δn=±1, тогда как при описании ангармоническим осциллятором правило отбора задается как Δn=±1, ±2,±3,.... Это просто сказано без должного объяснения, почему эта модель допускает большие скачки, а гармоническая нет.

Кроме того, в случае комбинационного рассеяния света в линейных молекулах правило отбора разрешенных переходов дано как ΔJ=±2, что также указано без пояснений. Может ли кто-нибудь объяснить это или кто-нибудь может предложить источник/книгу, в которой эти правила выбора подробно объясняются или выводятся?

Вы знаете о паритете?
@ user3518839 да

Ответы (1)

То, как свет взаимодействует с атомами, можно смоделировать с помощью электронного облака, реагирующего на электромагнитное поле света. Реакция на свет низкой интенсивности преимущественно диполярная. Дипольный оператор нечетен по четности.

Поскольку вблизи равновесия мы предполагаем гармонический потенциал атома, состояния имеют четко определенную четность. Известно, что государства даже н государства имеют даже ( + ) четность и нечетность н имеющий нечетную четность ( ) .

Предположим, что наше начальное состояние имеет четную четность. Тогда поглощение света должно привести его в состояние с нечетной четностью, как ( + ) "=" ( ) . А ближайшее нечетное состояние — это то, что выше или ниже начального состояния. И легко видеть, что это так, если наше начальное состояние тоже нечетное, потому что ( ) "=" ( + ) , приводит его в ровное состояние.

Итак, если мы начнем с некоторого состояния н , то за счет поглощения света мы можем перейти в любое состояние н ± к где к "=" 1 , 3 , 5... но поскольку интенсивность мала, это означает, что атом, скорее всего, поглотит только один фотон, а это означает, что из-за сохранения энергии состояние может перейти только в н ± 1

Это объясняет первую часть, но для модели ангармонического осциллятора правило выбора модели Δn=±1,±2,±3,... что не ясно из оператора четности, а также в случае со спектрами комбинационного рассеяния.
Поскольку четность хорошо определена только для гармонического осциллятора, для гармонического осциллятора нет никаких ограничений.