【中華百科全書●科學●分子之電子光譜】

楊籍富

【中華百科全書●科學●分子之電子光譜】

 

分子的電子光譜屬於可見光波和紫外線部分，是最常見的分子光譜，但結構複雜，因為有很多振動的與轉動的光譜線交雜其間。

 

現以雙原子分子為例，簡略說明之。

 

因電子的位形改變，其一從基態吸收光能而躍進第一受激態，產生一條吸收光譜線其頻率為υe。

 

因為振動態與轉動態可以同時躍遷，根據波爾定律，每條光譜線的頻率應該是(省略精細結構等)：（見方程式1)其中e、v與r個代表電子之振動與轉動，E是能量，υ是頻率，1與2表示躍遷前後各種能階的能量。

 

以大小來排列，υe最大，υr最細，υv介乎其中。

 

因為υv可正也可負﹝見圖1﹞，每條電子光譜線兩旁有很多線條，稱為光譜帶，其頻率是υe±υv1，υe±υv2，υe±υv3等等。

 

每條帶實由很多出現於兩側而緊密的轉動光譜線所組成，稱為支譜，如P、Q、R支譜等﹝圖2﹞﹝參看分子紅外線光譜﹞。

 

此等光譜帶的強度並不一致，有明有暗，可以用法蘭克–哥頓原理﹝FrankCondonPrinciple﹞來簡述之。

 

他們的觀點是強度大的躍遷機會率一定高，而且電子躍遷所需時問極短。

 

在此段時間裏，分子裏的原子並沒有顯著的移動，此因為原子遠較電子為重的緣故。

 

以雙原子分子來說，電子躍遷前後兩原子間的距離可說沒有改變，所以以垂直線來表示﹝見圖1及圖3﹞。

 

圖3表示電子躍遷的三種情況，每個圖中有兩組曲綠，下面的是電子基態，上面的是第一受激態。

 

此兩組線的相對位置因分子而異，與分子結構有閥。

 

圖3(a)裏基態和第一受激態的n＝0振動態同在一垂直線上，所以該光譜帶最亮。

 

根撩旦子力學，由下面的n＝0躍到上面的n＝1或n＝2等等並非不可能，不過機會稍遜。

 

圖3(b)表示n＝0躍到n＝3的線最光亮。

 

圖3(c)顯示躍到上面的分解能階都分。

 

分解能階﹝DissociationEnergyLevels﹞是連續分布的，所以我們看到的是連續光譜。

 

（吳義雄）

 

引用：http://ap6.pccu.edu.tw/Encyclopedia/data.asp?id=9641