Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике 7.1.4. Явления Штарка и ЗееманаВращательный спектр молекулы, имеющей электрический момент, подвергается изменениям в присутствии постоянного электрического поля. Явление Штарка, обусловленное воздействием электрического поля на дипольный момент молекулы, изменяет вращательное движение последней. Аналогично изменяется движение молекулы, обладающей магнитным моментом, в постоянном магнитном поле из-за явления Зеемана. Главное свойство этих явлений состоит в снятии пространственного на сантиметр или напряженности магнитного поля в несколько тысяч эрстед энергии взаимодействия в явлениях Штарка и Зеемана малы по сравнению с энергией вращения, что позволяет использовать квантовомеханическую теорию возмущеиий. Эффект Штарка может быть исследован при вращении линейной молекулы, момент количества движения которой направлен перпендикулярно электрическому полю. Поле стремится повернуть диполь и ускорить его вращение, если он направлен по полю, или замедлить вращение диполя, если он направлен против поля. Поэтому диполи чаще ориентируются в сторону от направления поля, чем по нему, и в среднем направлены навстречу полю. Можно показать, что изменение энергии, обусловленное полем, равно
Очевидно, что изменяется также средняя скорость вращения молекул. Если при вращении линейной молекулы ее момент направлен параллельно или антипараллельно электрическому полю, то изменение энергии опять определяется уравнением (7.19), но теперь оно отрицательно. Таким образом, при произвольной ориентации вращающихся молекул среднее изменение энергии равно нулю. У молекул типа симметричного волчка наблюдается линейный эффект Штарка, что следует, например, из рис. 7.3, а, на котором
Если Для линейных молекул и для уровней Штарка. Смещение по частоте при
В тех же единицах, как и прежде,
где весь множитель перед скобкой равен 0,1351.
Рис. 7.3. Расщепление спектральных линий, обусловленное эффектами Штарка и Зеемана: а — векторная модель эффекта Штарка для молекулы типа симметричного волчка; б - расщепление Штарка вращательного перехода Наибольшее смещение, определяемое равенством (7.21), имеет место при
Двукратное вырождение уровней второго порядка приводит к наличию только
где Молекулы типа асимметричного волчка сложнее для анализа, но все же расщепления уровней энергии из-за эффекта Штарка были выражены через коэффициенты интенсивности линий [119, 199]. Квадратичный эффект Штарка часто наблюдается в радиоспектроскопии, и на рис. 7.3, б показаны результаты для Дипольный момент аммиака вследствие инверсного расщепления не строго постоянен. Следовательно, расщепление его уровней происходит только из-за квадратичного эффекта Штарка и в тех же единицах [122, 350] равно
Найденное при исследовании квадрупольного расщепления [275] значение составляет 1,468 дебая [113]. Вероятности переходов или интенсивности линий будут подчиняться [12] тому же закону, что и уравнение (7.27) для расщепленных частот, т. е.
При наличии сверхтонкой структуры эффект Штарка видоизменяется [161, 330]. Величина расщепления зависит от соотношения энергий сверхтонкой структуры и штарковского расщепления; в промежуточном случае, например, результаты измерений хорошо согласуются с теорией [413]. Большие электрические поля, порядка Магнитный момент, обусловленный вращением самой молекулы или электронов, приводит к увеличению зеемановского расщепления [381]. Для таких молекул зеемановское изменение магнитной энергии в присутствии внешнего магнитного поля
а для молекул со значительно меньшим магнитным моментом ядер — формулой
В дополнение к линейному эффекту Зеемана имеет место более слабый квадратичный эффект, пропорциональный Если ВЧ электрическое поле параллельно
Когда же
где
ВЧ поле с круговой поляризацией в зависимости от направления вращения возбуждает ту или другую Если молекулы находятся в параллельных магнитном и электрическом полях, то эффекты Штарка и Зеемана для слабых полей складываются; для случая же перпендикулярных друг другу полей расщепление более сложно [108]. Возникают переходы между зеемановскими составляющими уровня энергии, соответствующими
|
1 |
Оглавление
|