Измерение вращательной и колебательной температур в газовом разряде по спектру молекулы азота. - 4 стр.

спектр одного электронного состояния двухатомной молекулы представляет собой
ряд последовательных колебательных уровней, имеющих тонкую вращательную
структуру. Расстояние между колебательными уровнями уменьшается с ростом ν
из-за ангармонизма, т. е. отклонения от параболичности электронного терма.
Расстояние между вращательными уровнями увеличивается, так как E rot ∝ J ( J + 1) .
Между разностями соседних электронных, колебательных и вращательных уровней
существует соотношение:
                                        E e >> E vib >> E rot .
     Характерные значения составляют:
                                         E e ∝ 10 4 см −1 ,
                                         E vib ∝ 10 3 см −1 ,
                                         E rot ∝ 10 0 см −1 .
    Наиболее употребимые в спектроскопии единицы, через которые выражается
энергия излучения — это длина волны излучения ( λ = υc ) и волновое число
( λ1 = c , где υ — частота волны, E = hυ ). Длина волны измеряется в ангстремах
      υ

( A& ), нанометрах (нм) и микронах (мкм). 1A& = 10 −8 см , 1мкм = 10000 A& , 1нм = 10 A& .
        Волновому числу 1см −1 соответствуют:
                          λ = 10 8 A& ,υ = 3 ⋅ 1010 c −1 , hυ = 1.8067 эВ = 1,44 K .
        Рассмотрим теперь переходы между различными состояниями молекулы.
Переходы с изменением только вращательного чиста называются вращательными,
с изменением колебательного числа — колебательно-вращательными, с
изменением электронного состояния — электронно-колебательно-вращательными.
В дальнейшем будем говорить об электронно-колебательно-вращательных переходах.
Допустимые переходы между различными электронными состояниями подчинены
некоторым правилам отбора. Эти правила зависят от типа связи между
орбитальным движением электронов, их спином и вращением молекулы. Во многих
важных случаях правила отбора следующие:
         ∆Λ = 0,±1 ,
         мультиплетность 2S + 1 не меняется,
         запрещены переходы Σ + → Σ − , Σ − → Σ + и переходы g → g , u → u ,
         при изменении колебательного квантового числа выполняется принцип
Франка-Кондона,
         при изменении вращательного квантового числа жестким требованием является
∆J = 0,±1 , причем запрещен переход 0 → 0 ,
         в случае Σ → Σ переходов отсутствуют также переходы с ∆J = 0 .
        В первом приближении будем считать, что электрическое, колебательное и
вращательное движение в молекуле происходят независимо, а мультиплетное
расщепление очень мало по сравнению с вращательной структурой. Тогда
полную энергию молекулы можно представить в виде суммы соответствующих
слагаемых.
        При не слишком интенсивных колебаниях последние близки                             к
гармоническим и их энергия равна