WikiSort.ru - Не сортированное

Резонанс Ферми — сильное взаимодействие между колебательными уровнями, возникающее если двум колебательным состояниям в гармоническом приближении соответствуют одинаковые или почти одинаковые энергии (если не учитывать взаимное влияние). Явление было впервые объяснено известным итальянским физиком Энри́ко Фе́рми.

Общий формализм

Объяснение расщепления симметричной частоты для молекулы CO₂ было дано Ферми в 1931 г., впервые рассмотревшим взаимные возмущения колебательных уровней данного типа. В инфракрасном спектре CO₂ наблюдаются две очень интенсивные полосы 2349,3 см⁻¹ и 667,3 см⁻¹, соответствующие нечетным основным колебаниям А_1u и E_1u. В спектре комбинационного рассеяния наблюдается интенсивная двойная линия 1285,5 см⁻¹, 1388,3 см⁻¹, соответствующая четным колебаниям А_1g. Наличие двух линий вместо одной и является результатом резонанса.

Если имеет место случайное вырождение, то благодаря взаимному влиянию колебаний — «возмущению» колебательных уровней — вырождение снимается и происходит расщепление вырожденного уровня, тем большее, чем сильнее взаимодействие. В данном случае основная частота симметричного валентного колебания почти точно равна частоте первого обертона деформационного колебания. Нулевые частоты равны ν₁ — 1351,2 см⁻¹ и ν₂ = 672,2 см⁻¹ (то есть 2ν₂ ≈ ν₁) и вычисленные из них, с учетом ангармоничности колебаний, положения уровней разнятся лишь на 16,7 см⁻¹. Вследствие взаимодействия колебаний ν₁ и 2ν₂ расстояние уровней увеличивается до 1388,3 — 1285,5 = 102,8 см⁻¹, и вместо интенсивной основной частоты ν₁ и слабого обертона 2ν₂ получаются две интенсивные частоты, каждая из которых соответствует наложению обоих колебаний.

Хотя резонанс Ферми и является результатом случайного вырождения, однако встречается довольно часто, особенно у сложных молекул; из-за большого числа различных обертонов и составных частот вероятность случайных совпадений колебательных уровней достаточно велика. Следует отметить, что резонанс Ферми может иметь место лишь для колебательных уровней одной симметрии.

Литература

• Ельяшевич М. Атомная и молекулярная спектроскопия — М. : Гос. изд-во физ.-мат. лит., 1962. — 892 с.
• Герцберг Г. Колебательные и вращательные спектры многоатомных молекул— пер. с англ., М. С. Курдоглян, М.. 1949. — C. 234—239.