Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
-
Alain PETIT : Docteur d’État en physique - Chef du Laboratoire de Spectroscopie et d’Interaction Laser-matière (DEN/DPC/SPAL) - Centre d’Études de Saclay
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Lire l’articleINTRODUCTION
Après avoir passé en revue les propriétés spectroscopiques des molécules diatomiques et les principaux types de couplages, une étude détaillée des spectres des molécules diatomiques est présentée suivant la nature des transitions : rotationnelle, vibrationnelle ou électronique.
Du fait de la complexité des vibrations et des rotations dans les molécules polyatomiques, seules quelques généralités sont données sur les spectres rotationnels et les vibrations moléculaires associées à ces molécules.
Les molécules peuvent émettre un rayonnement après avoir été excitées par une onde électromagnétique incidente. Si le rayonnement incident est absorbé au cours du processus, la lumière réémise est dite de fluorescence ; par contre, lorsqu’il n’y a pas d’absorption du rayonnement excitateur, il s’agit d’un phénomène de diffusion. Ces deux aspects sont examinés en fin d’article.
Pour des informations complémentaires, le lecteur peut se référer aux ouvrages généraux à donnés dans les références bibliographiques ainsi qu’aux publications récentes .
L’étude des spectres atomiques a fait l’objet de l’article Théorie des spectres atomiques dans ce volume (référence ).
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Cas de couplage5. Énergie rotationnelle des molécules diatomiques
Dans un premier temps, on traite la molécule comme un rotateur rigide, constitué de deux masses MA et MB reliées par une barre rigide de longueur R0, tournant autour d’un axe à travers son centre de masse (figure 5).
Le moment d’inertie autour de cet axe est donné par :
avec :
- µ :
- masse réduite (équation [2]).
En mécanique classique, pour une vitesse angulaire ω, le système possède un moment angulaire P = Iω et une énergie
.
En mécanique quantique, il faut résoudre la partie angulaire de l’équation de Schrödinger pour les coordonnées nucléaires afin d’obtenir les valeurs propres de l’énergie Er, avec les fonctions d’onde correspondantes Ψr. Le potentiel V dans cette équation est fonction de R uniquement ; aussi pour une valeur fixée de R, l’équation angulaire est identique à celle de l’atome d’hydrogène.
Les solutions sont les harmoniques sphériques Y(θ, ϕ) de l’équation de Schrödinger pour l’atome d’hydrogène avec les mêmes restrictions pour les valeurs permises. Dans le cas de la rotation moléculaire, les nombres quantiques associés sont désignés par J.
Les valeurs permises du moment angulaire sont :
avec J = 0, 1, 2...
et les valeurs permises des projections sur l’axe z sont
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Énergie rotationnelle des molécules diatomiques
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BANWELL (C.N.) - Fundamentals of molecular spectroscopy - . McGraw-Hill, New York (1966).
-
(2) - BARROW (G.M.) - Introduction to molecular spectra - . McGraw-Hill, New York (1962).
-
(3) - BRANSDEN (B.H.), JOACHAIN (C.J.) - Physics of atoms and molecules - . Longmans, Londres (1983).
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(4) - COULSON (C.A.) - Valence - . 3e éd., Oxford University Press (1979).
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(5) - HOLLAS (J.M.) - Modern spectroscopy - . Wiley, Chichester, 3e éd. (1996).
-
(6) - STEINFELD (J.I.) - Molecules and radiation - . MIT Press, Cambridge, Massachussetts (1974).
-
(7) - HERZBERG (G.) - Spectra...
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