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分子光谱:吸收和发射
12.3
在分子中,存在着称为量子态的离散能级。每种量子态——无论是电子态、振动态还是转动态——都具有特定的能量值,彼此之间由能量间隔区分开来。
当分子吸收一个电磁辐射光子后,可被激发至更高的能级。随后,它通过发射一个光子弛豫至较低的能级。
该分子只能吸收或发射特定能量的光子,这些能量与这些能级之间的能量差相匹配。因此,每一次跃迁都具有频率或波长依赖性。
因此,根据辐射波长的不同,分子中会发生不同类型的激发。
例如,微波区域的光子被吸收后可改变分子内部化学键的转动,而红外区域的光子则具有改变化学键振动频率所需的能量。
紫外-可见光范围内的光子可将电子激发至更高的电子能级。
分子具有离散的能级,称为量子态。与能级更简单的原子不同,分子具有额外的旋转和振动能级。每个能级之间都有一个能隙,相邻的电子、振动和旋转能级之间的能隙差异很大。图 1 显示了双原子分子中的三种能级。
图 1:双原子分子中的三种能级。
分子可以以光子的形式从电磁辐射中吸收能量,并利用该能量将分子激发到更…