基本介紹
- 中文名：轉動光譜
- 對象：一個分子的同一電子態
- 能量：約為41.84~418.4J/mol
- 條件：發生轉動能級的躍遷
分子吸收適宜的光子後，則發生轉動能級的躍遷，而產生轉動光譜。分子轉動能級的躍遷所需能量很小，約為41.84~418.4J/mol，相應的波長0.3~3mm，純粹的轉動光譜只能在電磁波譜的遠紅外區及微波區。
分子的轉動能，主要取決於分子的幾何形狀、質量等。它僅對氣體才有意義，因為氣體分子可以自由移動，而對於液體、固體，則由於分子間作用力較大妨礙分子轉動，以致通常觀察不到它們的轉動光譜，又由於它們處於遠紅外及微波區，故目前在化學上套用不廣。體系的轉動能量Er是量子化的,對於一個剛性的雙原子分子,在圍繞通過其質心且與原子核連線成正交的一個軸線轉動的情況下，其能量值為：
式中是轉動常數，h是普朗克常數,c是光速,I是分子繞軸旋轉的轉動慣量,J是與轉動態對應的轉動量子數，它可以取0,1,2,…一系列整數。由此可以得到一系列分立的能級（見圖）。當轉子從較低的能級(J″)躍遷到較高的能級(J′)時，吸收光量子，從而產生純轉動的吸收光譜。躍遷時的選擇要求為： ΔJ=±1
吸收光譜的頻率為：
由於J′=J″+1，上式可以僅用一個量子數J表示，即 v=2B(J+1)
此式說明純轉動光譜是由一系列等間距的，頻率為2B、4B、6B、…的譜線所組成。兩條相鄰譜線的波數差等於常數2B。非剛性雙原子分子和多原子分子的純轉動光譜則要複雜得多。
