Вращательные спектры молекулы

Для определения вида вращательного спектра необходимо определить частоты всех линий, для которых возможны переходы между вращательными уровнями в фиксированном электронном и колебательном состоянии молекулы.

Из выражения (3.1) следует, что частота фотона или частота линии будет рана

, 3.2

где J₁ и J – вращательные квантовые числа. Подставляя в (3.2) выражение для вращательной энергии (2.19) получим

, 3.3

где DJ = J₂ – J₁. Однако, для оптических переходов между вращательными уровнями, согласно закона сохранения момента количества движения, существует ограничение на изменение квантового числа J. Это ограничение получило название правила отбора для оптических переходов и имеет вид

3.4

Учитывая правило отбора (3.4) формула (3.3) переходит к виду

. 3.5

Из формулы (3.5) следует, что вращательный спектр двухатомной молекулы представляет собой совокупность равноотстоящих друг от друга линий, расстояние между которыми

. 3.6

Совокупность таких линий образует так называемую “вращательную“ полосу. Определяя из опыта величину B, можно вычислить момент инерции I молекулы и равновесное расстояние R₀.