2018-07-04
Найти для молекулы $HCl$ вращательные квантовые числа двух соседних уровней, разность энергий которых 7,86 мэВ. Расстояние между ядрами молекулы 127,5 пм.
Решение:
Ось вращения проходит через центр масс молекулы HCl. Расстояние двух атомов от центра масс
$d_{H} = \frac{m_{Cl} }{m_{HCl} } d, d_{Cl} = \frac{m_{H} }{m_{HCl} } d$
Таким образом, $I$ - момент инерции вокруг оси
$= \frac{4}{2} m_{H}d_{H}^{2} + m_{Cl} d_{Cl}^{2} = \frac{m_{H}m_{Cl} }{m_{H} + m_{Cl} } d^{2}$
Разность энергий между двумя соседними уровнями, квантовыми числами которых являются $J$ и $J - 1$
$\frac{ \hbar^{2} }{2I} 2J = \frac{J \hbar^{2} }{I} = 7,86 мэВ$
Следовательно, $J = 3$, а уровни имеют квантовые числа 2 и 3.