Эффект Штарка

В 1927 году Дебай впервые предложил использовать эффект Штарка для измерения дипольных моментов молекул. Однако эти эксперименты стали возможны только с появлением микроволновой спектроскопии. Поскольку расщепление линий вращательных переходов пропорционально проекции дипольного момента на напряженность электрического поля (m_ze_о)ⁿ (n = 1 или 2, степень зависит от типа молекул), для измерения дипольных молекул необходимо создание достаточно однородного электрического поля:

В однородном электрическом поле наблюдается расщепление вращательных линий в связи с тем, что в направлении поля частично или полностью снимается вырождение, о котором говорилось в разделе 9.3.3.1. вращательная энергия в этом случае зависит кроме от j также и от магнитного квантового числа М, принимающего значения от - j до + j. Она является функцией дипольного момента молекулы m_о или его проекций на оси а, b, c и зависит от напряженности приложенного поля e_о, причем М входит в эту зависимость только в виде М². Правила отбора по j сохраняются (Dj = +1). Если поле e_о параллельно плоско поляризованному поглощаемому излучению, то DМ = 0. При этом количество расщепленных уровней энергии определяется соотношением N_j = j + 1, как это видно из схемы переходов для двухатомных, всех линейных молекул и симметричных волчков:

Электрическое поле кроме расщепления линий вызывает смешение частоты поглощения Δν. В случае линейных молекул для перехода 0 1 это смещение определяется равенством: (Δν)_j=0= (8/15h²n_o)μ_o²e_о², которое позволяет очень точно вычислить дипольный момент молекулы. В случае симметричного волчка сдвиг частоты уже пропорционален μ_оe_о.

Дата добавления: 2014-01-05