题目
NO分子在平动、转动、振动的第一激发态上的简并度分别()。
NO分子在平动、转动、振动的第一激发态上的简并度分别()。
题目解答
答案
gt=3,gr=3,gv=1
解析
本题考查分子光谱中不同运动形式(平动、转动、振动)的第一激发态简并度。关键点在于理解各运动形式对应的能级结构及简并度的计算方式:
- 平动:三维平动能级的简并度由量子数分布决定,第一激发态对应三个简并态。
- 转动:线性分子的转动能级简并度为 $2l+1$,第一激发态($l=1$)对应3重简并。
- 振动:双原子分子仅有一个振动模式,各激发态均非简并。
平动激发态($g_t$)
- 三维平动能级:能量由 $E = \frac{h^2}{8m}(n_x^2 + n_y^2 + n_z^2)/D$ 决定,基态为 $n_x=n_y=n_z=0$。
- 第一激发态:仅一个量子数增1,可能为 $n_x=1$、$n_y=1$ 或 $n_z=1$,共3种简并态,故 $g_t=3$。
转动激发态($g_r$)
- 线性分子转动:能量 $E = \frac{\hbar^2 l(l+1)}{2I}$,简并度为 $2l+1$。
- 第一激发态:$l=1$,对应 $m_l=-1,0,+1$,共3种简并态,故 $g_r=3$。
振动激发态($g_v$)
- 双原子振动:能量 $E = \hbar \omega (n+\frac{1}{2})$,仅一个振动模式。
- 第一激发态:$n=1$,无简并,故 $g_v=1$。