分子儲能方式

在研究光譜的結構時,我們先要了解分子儲能方式,以下將對分子的各種儲存能量的方式一一列出:

  • 移動能量:任意一在空間中運動的粒子,都應該具有動能,單個分子的平均移動動能為K.T/2。K為波茲曼常數,T為絕對溫度。
  • 轉動能量:一個由原子構成的分子,能夠圍繞通過分子重心的軸旋轉或者繞轉,於是具有轉動能量。轉動能量變化相對較小,極小值在1cm-1,因此,純轉動帶出現在微波譜區和遠紅外譜區
  • 振動能量:構成分子的原子受某種類似彈簧彈力的束縛,單個原子能夠相對於原子彼此間的平衡位置而振動,分子具有了振動能量。振動能量變化通常都大於600cm-1,振動躍遷一般耦合著許多轉動躍遷。這種耦合造成一組譜線,稱為中紅外頻譜中的振轉帶。
  • 電子能量:構成分子的電子能態發生變化也會使分子能量發生變化,因此,分子具有電子能量。典型的電子躍遷要涉及幾個電子伏(約104cm-1)的能量,電子躍遷要求高能光子,所以吸收和發射通常出現在紫外或者可見光譜區。

後三種能量方式是量子化的。電子躍遷能夠產生線光譜,而附帶著轉動躍遷和振動躍遷的能量,從而產生複雜的帶狀結構。