6: Вібраційні стани
- Page ID
- 18362
У цьому розділі ми використовуємо модель гармонічного осцилятора та комбінацію класичної та квантової механіки, щоб дізнатися про коливальні стани молекул. Перший розділ глави вводить поняття нормальних режимів і нормальних координат для того, щоб розібратися зі складністю коливального руху, виявленого в багатоатомних молекулах. У другому розділі розділу розглядається класична трактування моделі гармонічного осцилятора, яка є дуже загальною. Все, що має потенційну енергію, яка квадратично залежить від положення, або еквівалентно відчуває лінійну відновлювальну силу, є гармонічним осцилятором. На додаток до вібраційних молекул, модель гармонічного генератора таким чином описує фізичні системи, такі як маятник, вага, що висить з пружини, або ваги, з'єднані пружинами.
Решта глави розглядає коливальні стани молекул за допомогою квантової механіки, починаючи з розв'язків рівняння Шредінгера. Квантова механіка забезпечує функцію щільності ймовірностей для позицій атомних ядер та структури рівня коливальної енергії та використовується для обчислення правил спектроскопічного відбору, пояснення інтенсивностей у спектрах та обчислення констант коливальної сили. Наш аналіз дозволить виявити молекулярні властивості, що визначають частоту випромінювання, яке поглинається, визначить, які коливання з'являються в інфрачервоному спектрі (а які ні), і визначить, чому одні коливання сильно поглинають випромінювання (а інші ні).
- 6.2: Класичний опис вібрації двоатомної молекули
- Класичний опис вібрації двоатомної молекули потрібен, оскільки квантово-механічний опис починається із заміни класичної енергії гамільтоновським оператором у рівнянні Шредінгера. Цікаво також порівняти і протиставити класичний опис з квантово-механічною картиною. Рух двох частинок у просторі можна розділити на поступальні, коливальні та обертальні рухи.
- 6.6: Правила вибору гармонійних осциляторів
- Фотони можуть бути поглинені або випромінюватися, і гармонічний генератор може переходити з одного коливального енергетичного стану в інший. Які переходи між коливальними станами допускаються? Якщо взяти інфрачервоний спектр молекули, ми бачимо численні смуги поглинання, і нам потрібно пов'язати ці смуги з дозволеними переходами, що включають різні нормальні режими вібрації.
- 6.S: Вібраційні стани (вправи)
- Вправи для «Квантових станів атомів і молекул» TextMap від Zielinksi et al.