图1.3.3线性分子、球型分子、对称陀螺分子和非对称陀螺分子 13.5转动光谱的应用 虽然从理论上讲,分子的转动光谱经非刚性转子模型处理后,可以利用它的D值来计 算力常数,但是,由于D的数值一般很小,相对的误差比较大,所以力常数通常不是从转 动光谱而来。转动光谱的最大用处是从谱线的间隔来求算分子的平衡核间距。一般步骤是首 先从实验数据中求得谱线的间隔,再从谱线间隔算出转动常数B,最后从转动常数算出转动 惯量和平衡核间距。以HCl为例,实验测得其转动光谱线之间的间隔是20.80cm1,所以, 转动常数B=20.80÷2=10.40cm3。HCl的折合质量是16144×1024g,按照公式 B=h/8xr2c,求得转动惯量和平衡核间距分别是/=2687×100gcm2和 r=1.29×10-8cm。当用氘取代HC1中的氢以后,由于同位素取代不影响分子的电荷分布 所以DCl和HC1具有相同的核间距。但是DCl的折合质量是3.145×1024g,于是其转动惯 量为/=5234×10gcm2,转动常数是5257。所以氘取代氢以后,DCl的谱线和HCl 相比移动了 △v=2(B1a-Bbu)J+1) 2×(10.40-523)J+1)=10.12(J+1)cml 这种现象称为同位素位移。 极性分子中的转动能级在外加电场存在时,由于分子偶极矩和外电场的相互作用,使得 转动光谱谱线发生偏移,这种现象叫斯塔克( Stark)效应。德国物理学家斯塔克于1913年 发现了这一现象,并因此获得了1919年诺贝尔物理奖。利用这一现象可以准确地测定分子 的偶极矩,其最大优点在于不受溶剂分子或者对理想气体定律偏差的影响。在外电场中,可 以证明,分子的转动能量为 E=BJ(J+1)+ FU.A() (1.3.35) 2B/ 其中后一项是由于外电场存在所引起的位移,F是电场强度,4是偶极矩,A'()是与J有图 1.3.3 线性分子、球型分子、对称陀螺分子和非对称陀螺分子 1.3.5 转动光谱的应用 虽然从理论上讲，分子的转动光谱经非刚性转子模型处理后，可以利用它的 D 值来计 算力常数，但是，由于 D 的数值一般很小，相对的误差比较大，所以力常数通常不是从转 动光谱而来。转动光谱的最大用处是从谱线的间隔来求算分子的平衡核间距。一般步骤是首 先从实验数据中求得谱线的间隔，再从谱线间隔算出转动常数 B，最后从转动常数算出转动 惯量和平衡核间距。以 HCl 为例，实验测得其转动光谱线之间的间隔是 20.80 cm-1，所以， 转动常数 B = 20.80  2 =10.40 cm-1 。HCl 的折合质量是 1.614410-24 g，按照公式 B h r c 2 2 = /8  ，求得转动惯量和平衡核间距分别是 40 2.687 10− I =  gcm2 和 r = 1.2910-8 cm。当用氘取代 HCl 中的氢以后，由于同位素取代不影响分子的电荷分布， 所以 DCl 和 HCl 具有相同的核间距。但是 DCl 的折合质量是 3.14510-24 g，于是其转动惯 量为 40 5.234 10− I =  gcm2，转动常数是 5.257。所以氘取代氢以后，DCl 的谱线和 HCl 相比移动了 2( )( 1) ~  = BHCl − BDCl J + = 2 (10.40 − 5.23)(J +1) = 10.12(J +1) cm-1。 这种现象称为同位素位移。 极性分子中的转动能级在外加电场存在时，由于分子偶极矩和外电场的相互作用，使得 转动光谱谱线发生偏移，这种现象叫斯塔克（Stark）效应。德国物理学家斯塔克于 1913 年 发现了这一现象，并因此获得了 1919 年诺贝尔物理奖。利用这一现象可以准确地测定分子 的偶极矩，其最大优点在于不受溶剂分子或者对理想气体定律偏差的影响。在外电场中，可 以证明，分子的转动能量为 '( ) 2 ( 1) 2 2 2 J Bh F E BJ J J = + +    (1.3.35) 其中后一项是由于外电场存在所引起的位移， F 是电场强度，  是偶极矩， '(J ) 是与 J 有