Электронно-колебательный спектрКак следует из вышесказанного, молекулярный спектр должен иметь вид полос, каждая из которых соответствует переходу между двумя электронными состояниями, на которые накладываются переходы между колебательными и вращательными уровнями обоих электронных состояний. В случае колебательных и вращательных переходов без изменения электронного состояния молекулы испускает (поглощают) квант света с длиной волны, лежащей в инфракрасной и субмиллиметровой областях длин волн, неудобных для наблюдения. Частоты электронных переходов лежат, как правило, в видимой и ультрафиолетовой областях. В настоящей работе исследуется система полос спектра поглощения паров йода в видимой области спектра, соответствующая переходу из основного электронного состояния в одно из возбужденных электронных состояний. Из схемы перехода, изображенной на рис. 4 видно, что полосам поглощения соответствуют переході с первого, второго и т.д. колебательных уровней основного электронного состояния " е "на различные колебательные уровни возбужденного электронного состояния " е ' "е • (вращательная структура колебательных уровней на рисунке не показана), т.е. переходы из состояний е,υ на e',υ',, а также e,υ+1 → e',υ'. Частоты переходов e,υ → e',υ' и e,υ+1 → e',υ' отличаются на величину, равную основной частоте осциллятора νυ в состоянии е. Соответственно, частоты переходов e,υ → e,'υ' и e,υ → e',υ'+1 отличаются на величину, равнуюосновной частоте осциллятора ν'υ в состоянии е'. Из рисунка видно также, что все колебательные серии должны сгущаться при υ'→∞; к общему пределу, соответствующему диссоциации молекулы в состоянии е'. Процесс фотодиссоциации состоит в том, что при поглощении кванта света частоты vυ' молекула переходит на высокий υ' 1 уровень энергии (вообще говоря, υ'→∞)в состоянии е' и после этого имеет заметную возможность расщепиться на пару атомов. Номера нижних колебательных уровней, участвующих в процессе поглощения, ограничиваются тем условием, что их заселенность должна быть сравнима с заселенностью основного уровня. При Больцмановском распределении по уровням N(E)~N0exp(-E/kT). Это означает, что заметный вклад в поглощение внесут уровни с энергиями, превышающими kT, где Т- температура паров йода, k - постоянная Больцмана. Напомним, что заселенностью уровня υназывается концентрация атомов, находящихся в состоянии υ. В нашем случае, при Т=300 К это уровни с небольшими номерами 0-3, при которых не сказывается еще ангармоничность, которую мы будем учитывать лишь для колебательных уровней верхнего электронного состояния. Формула (20) дает частоту перехода изнижнего электронного состояния с определенным уровнем υ на возможные уровни υ' верхнего электронного состояния. Возьмем разность частот двух соседних переходов в этой серии, отличающихся в номере квантового числа на единицу (21) Учитывая, что при малых υ ' (т.е. при переходах на нижние уровни верхнего электронного состояния) разность частот двух соседних переходов приближенно дает собственную частоту колебательных уровней возбужденного электронного состояния (22) Взяв производную функции (21) (23) мы получаем возможность определить постоянную ангармоничности х'k осциллятора в верхнем электронном состоянии. Далее, из рис.4, а также, используя соотношения (19), можно найти, что в соседних колебательных сериях υ→υ' и υ+1→υ' одинаковым значениям разности соответствуют различные частоты переходов, сдвинутых друг относительно друга на величину, равную основной частоте νk осциллятора в основном электронном состоянии е (рис. 6).
|