47.Спектры двухатомных молекул. Переходы в молекулярных спектрах.

Двухатомная молекула — молекула, составленная из двух атомов одного или разных элементов. Атомы связаны при помощи ковалентной связи.

Всего восемь элементов могут существовать в виде двухатомных молекул. Двухатомные молекулы образуют только газообразные при обычных условиях элементы (за исключением инертных газов). То же относится и ко многим другим элементам в парах при достаточно высоких температурах.

К олебательно-вращательные спектры двухатомных молекул лежат в инфракрасной и видимой областях спектра электромагнитных волн. Каждый колебательный переход сопровождается большим числом вращательных переходов, которые при хорошей разрешающей способности прибора имеют вид отдельных близко лежащих линий.

Рассмотрим наиболее вероятные переходы с колебательного квантового уровня v₁=0 на уровень v₂=1. Изменение энергии вращения подчиняется правилам отбора: ∆j=±1. Учитывая, что Е_вр.кол=Е_кол+Е_вр,  частоту перехода (волновое число) можно представить в виде суммы ω=ω_кол+ω_вр: ω=(Е_{2.вр.кол}–Е_{1.вр.кол})/hc=( Е₂._кол –Е₁._кол)/hc+2 В_е'j'(j'+1)-2 Ве" j"(j"+1)

У молекулы в виде жесткой сферы R=const и I=const , поэтому Ве'= Ве"=Ве. Для такой молекулы ω=ω_е(1-2х_е)+2 Вe j' (j'+1) - 2 Bej"(j"+1)

В результате перехода молекулы с уровня v=0 на уровень v=1 получается совокупность линий, соответствующих разным значениям ∆j. При ∆j=+1 возникает R-ветвь, а при ∆j= -1 имеем Р-ветвь. Волновые числа этих ветвей: ω_R=ω_е (1-2х_е,)+2Be(j"+1), ω_Р=ω_е (1-2х_е)+2Bej". (1.4.4)

Вращательные линии в R-ветви соответствует переходам с j"=n на j'=n+1 при n=0,1 2,3…, а вращательные линии в Р-ветви – с j"=n на j'=n-1 при n=1, 2, 3…. Выражение для волнового числа первой линии в R-ветви (j"=0) имеет вид ω_R=ω_е(1-2х_е)+2Be, выражение для второй линии - ω_R=ω_е(1-2х_е)+4Be и т.д. Выражение для волнового числа первой линии в Р-ветви (j"=1) имеет вид ω_Р=ω_е(1-2х_е)-2Be; выражение для второй линии-ω_R=ω_е(1-2х_е)-4Be и т.д. Спектральная линия, соответствующая основной частоте ω=ω_е(1-2х_е), в спектре не проявляется; между R- и Р- ветвями возникает «нулевой промежуток» в 4Ве, а разность между двумя соседними линиями для модели жесткой сферы в R- и Р-ветвях, равна 2 Be, т.е ∆ω_R,Р=2Ве=h/4π²Iс. 

Спектр поглощения жесткого ротатора состоит из равноудаленных друг от друга линий.

48. Спектры твердого тела. Энергетические зоны.

Раскаленные твердые тела дают сплошной спектр. Он содержит все спектральные цвета, непрерывно переходящие один в другой. Накаленные газы дают линейчатый спектр. Число и расположение линий характерно для каждого данного вещества. По расположению спектральных линий можно судить о наличии данного вещества даже в удаленных телам, например в звездах.

Исходящие из накаленных твердых тел или газов лучи образуют спектры испускания (эмиссионные). Если пропустить лучи, исходящие от раскаленного твердого тела, через раскаленные пары, то на непрерывном спектре на местах линий, которые присущи спектру испускания данного пара, появляются черные полосы: спектр поглощения.

Линии Фраунгофера в солнечном спектре позволяют судить о парах, которые окружают ядро Солнца.

Обращенные линии натрия. В непрерывном спектре электрической дуги часто можно видеть желтую двойную линию натрия. Она появляется благодаря присутствию в дуге раскаленных паров натрия. Если такой свет пропустить через более холодные пары натрия, то на месте, где была видна линия натрия, появляется темная полоса. Пары натрия поглотили то излучение, которое они сами и излучают.

Закон Кирхгова и Бузена. Светящиеся газы поглощают такие же лучи, которые сами испускают.

Энергетические зоны - совокупность возможных значений энергии валентных электронов в кристаллах.  Энергетические зоны:  - состоят из большого, но конечного числа очень близких уровней энергии; - разделены интервалами запрещенных значений энергии электронов (запрещенными зонами).