INTRO FISICA MODERNA FULL.pdf - Cosmofisica

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148donde I representa el momento de inercia de la molécula.2hLa separación entre niveles rotacionales es del orden de Ique tiene un valor aproximadode 10 -4 eV. Si las moléculas poseen un momento dipolar eléctrico, se pueden observarespectros rotacionales de emisión y absorción. Las transiciones permitidas están dadas porla regla de selección: Δl = ± 1Las moléculas di-atómicas con núcleos idénticos no presentan espectros rotacionales.Si el estado electrónico no cambia, las reglas de selección en este caso son: Δl = 0 , ± 1;Δn = ±1 (para oscilador armónico) son permitidas transiciones con Δn = 2,3,...(parapotenciales anarmónicos).Si existe un cambio en el nivel electrónico, las reglas de selección quedan determinadas porel principio de Franck-Condon.Figura. Niveles electrónicos, vibracionales y rotacionalesLas diferentes transiciones llevan a la generación de espectros moleculares muycaracterísticos que muestran ramas roto-vibracionales. El espectro del O 2 se presenta en lasiguiente figura:
149Figura. Espectro de absorción del Oxigeno en el IR cercanoDispersión RamanEn 1928 se observó que el espectro de difusión de luz que se obtenía al hacerla pasar porun medio (gaseoso, líquido o sólido transparente) consistía de una serie de líneas defrecuencia mayores y menores a aquella de la luz incidente, que resultaron ser unacombinación de la frecuencia de luz incidente y aquellas correspondientes a las detransiciones vibro-rotatorias de las moléculas difusoras.ω = ω e± ω iA temperaturas habituales las líneas satélites de mayor frecuencia tienen menor intensidadde aquellas de menor frecuencia, sin embargo al incrementarse la temperatura, suintensidad crece rápidamente.Según la teoría cuántica el proceso de dispersión de luz puede ser considerado como unchoque no elástico de los fotones con la molécula. Al chocar con la molécula el fotón puededarle o quitarle una porción de energía igual a la diferencia de energía de dos de susniveles. Si el fotón le quita energía, el fotón saliente (anti-Stokes) tendrá una frecuenciamayor. Si, por el contrario, le da energía, el fotón emitido (Stokes) será de menor frecuencia.Note que puesto que la dispersión anti-Stokes requiere que la molécula, al momento de lacolisión con el fotón, se encuentre en un estado excitado vibracional o rotacional, laradiación Stokes es más intensa que la anti-Stokes. Aunque en general las dos son muypequeñas con relación a la elástica.En teoría clásica, los osciladores cargados que constituyen la materia realizan oscilacionesforzadas no resonantes cuando se les somete a fuerzas periódicas de frecuencias diferentesa la del sistema. Estas oscilaciones son pequeñas comparadas con aquellas sometidas afuerzas con frecuencias cercanas a la de resonancia.Cuando el campo electromagnético sinusoidal actúa sobre una molécula en una frecuenciadiferente a todas las posibles transiciones permitidas en dicha molécula, las cargas que laconstituyen efectúan oscilaciones forzadas en la frecuencia del campo. El momento dipolareléctrico es proporcional al campo eléctrico
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