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振动光谱

分类: 检测服务来源:百度百科作者:百度百科发布时间:2018-11-02关键字:振动光谱  光谱
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振动光谱(vibrational spectrum )分子中同一电子能态中不同振动能级之间跃迁产生的光谱。

  分子的振动能量是量子化的。如果一个分子由N个原子组成,对非线形分子应有3N-6(线形分子为3N-5)个独立的振动方式。例如,二氧化碳是线形三原子分子,它具有三种不同的振动方式(其中第二种是二重简并)。

  每一种振动方式的量子化都可以用一个有关的量子数来表示,若振动的频率分别为v1、v2、…,则相应的振动量子数分别为n1、n2、…,分子的振动态一般是按量子数的次序 (n1、n2、…)来表征的。如果把这些振动近似地看成是简谐的,则允许的能量值可以用下式表示:

  式中h为普朗克常数;c为光速;n1、n2、…可取 0、1、2、…等一系列整数。最低振动态 (v1=0、v2=0、…)的能量不等于零,而是有一确定值,这个能量称为零点能。线性谐振子振动量子数v的选择定则是:Δv=±1。

  辐射的发射是由于振子从较高态(v′)跃迁到较低态(v″)而发生的,发射的波数由下式给定:

  例如二氧化碳分子从 (001) 态跃迁到(100)态时可辐射10.6微米的光,从(001)跃迁到(020)态时则辐射 9.6微米的光。由于在振动光谱中通常带有转动能级间的变化,则得到振转光谱。

  分子中振动能级的间隔比转动能级间隔大100倍左右,一般为0.05~lev,对应光子波长约为1~25μm,这种光谱位于近红外区和中红外区,所以又称为红外光谱,简记为IR。

  分子的振动跃迁过程中会伴随有转动能级的变化,因此整个分子的振动光谱包含若干条谱带,它实际上是振动-转动光谱,即定义为双原子分子通常同时具有振动和转动,振动能态改变时总伴随着转动能态的改变,产生的光谱,其波长范围一般位于红外区。

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