VIII. Vibrace víceatomových molekul

Slides:



Advertisements
Podobné prezentace
IX. Vibrace molekul a skleníkový jev KOTLÁŘSKÁ 23.DUBNA 2008 F4110 Kvantová fyzika atomárních soustav letní semestr
Advertisements

IX. Vibrace molekul a skleníkový jev cvičení
VIII. Vibrace víceatomových molekul cvičení
Dostupné z Metodického portálu ISSN: , financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.
Fyzika pro lékařské a přírodovědné obory Ing. Petr Vácha ZS – Struktura a vlastnosti plynů.
FIFEI-04 Mechanika – dynamika soustavy hmotných bodů a tuhých těles.
Experimentální metody oboru – Pokročilá tenzometrie – Měření vnitřního pnutí Další využití tenzometrie Měření vnitřního pnutí © doc. Ing. Zdeněk Folta,
Význam diferenciálních rovnic převzato od Doc. Rapanta.
Operační program Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Inovace magisterského studijního programu Fakulty ekonomiky a managementu Registrační.
Zkvalitnění výuky na GSOŠ prostřednictvím inovace CZ.1.07/1.5.00/ Gymnázium a Střední odborná škola, Klášterec nad Ohří, Chomutovská 459, příspěvková.
Mechanika II Mgr. Antonín Procházka. Co nás dneska čeká?  Mechanická práce, výkon, energie, mechanika tuhého tělesa.  Mechanická práce a výkon, kinetická.
Funkce Lineární funkce a její vlastnosti 2. Funkce − definice Funkce je předpis, který každému číslu z definičního oboru, který je podmnožinou množiny.
Dostupné z Metodického portálu ISSN: , financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.
1 MNOHONÁSOBNÉ ODRAZY 1. Činitel vazby  12 svíticí plochy 1 s osvětlovanou plochou 2 2. Činitel vlastní vazby  11 vnitřního povrchu duté plochy 3. Mnohonásobné.
Vázané oscilátory.
ŠKOLA: Městská střední odborná škola, Klobouky u Brna,
2.2. Dynamika hmotného bodu … Newtonovy zákony
Matematika 3 – Statistika Kapitola 4: Diskrétní náhodná veličina
Lineární funkce - příklady
Výukový materiál zpracovaný v rámci projektu EU peníze školám
Lineární rovnice a nerovnice I.
2.3 Mechanika soustavy hmotných bodů … Srážky
Grafické řešení lineárních rovnic
„Svět se skládá z atomů“
8.1 Aritmetické vektory.
Jedno-indexový model a určení podílů cenných papírů v portfoliu
8.1.2 Podprostory.
Poměr Co je poměr. Změna v daném poměru..
Rychlost a zrychlení kmitavého pohybu
Matematika Parametrické vyjádření přímky
Fyzika pro lékařské a přírodovědné obory
Poměr v základním tvaru.
KINETICKÁ TEORIE STAVBY LÁTEK.
2.2 Kvadratické rovnice.
Parametry polohy Modus Medián
SÁRA ŠPAČKOVÁ MARKÉTA KOČÍBOVÁ MARCELA CHROMČÁKOVÁ LUKÁŠ BARTOŠ B3E1
Kvadratické nerovnice
(a s Coriolisovou silou)
Steinerova věta (rovnoběžné osy)
8.1.3 Lineární obal konečné množiny vektorů
Rovnice základní pojmy.
Rovnice s absolutními hodnotami
5 Kmity NMFY 160 FyM – Obdržálek –
7 Soustava HB, Tuhé těleso NMFy 160
Konstrukce trojúhelníku
3. přednáška Laplaceova transformace
ZPRACOVÁNÍ A ANALÝZA BIOSIGNÁLŮ
Úvod do praktické fyziky
Kmity.
Teorie chyb a vyrovnávací počet 1
Soustava částic a tuhé těleso
BD01 Základy stavební mechaniky
Lomené výrazy (2) Podmínky řešitelnost
Poměr v základním tvaru.
Teorie chyb a vyrovnávací počet 1
Centrální limitní věta
Lineární funkce a její vlastnosti
Konstrukce trojúhelníku - Ssu
Teorie chyb a vyrovnávací počet 1
Tuhé těleso a moment síly
2.2. Dynamika hmotného bodu … Newtonovy zákony
Dvojosý stav napjatosti
Moment hybnosti Moment hybnosti L je stejně jako moment síly určen jako součin velikosti ramene d a příslušné veličiny (tj. v našem případě hybnosti p).
Grafy kvadratických funkcí
Teorie chyb a vyrovnávací počet 2
Teorie chyb a vyrovnávací počet 2
2. Centrální gravitační pole
3 Elektromagnetické pole
Měření tíhového zrychlení
Konstrukce trojúhelníku
Transkript prezentace:

VIII. Vibrace víceatomových molekul F4110 Kvantová fyzika atomárních soustav letní semestr 2007 - 2008 VIII. Vibrace víceatomových molekul KOTLÁŘSKÁ 16.DUBNA 2008

Úvodem capsule o maticích a jejich diagonalisaci definice "vibračních módů" čili normálních kmitů v harmonické aproximaci hledání normálních kmitů jako zobecněná úloha na vlastní čísla v konfiguračním prostoru eliminace globálních posunutí a pootočení explicitní výpočet pro malé lineární molekuly předběžný exkurs do prostorové symetrie vibrací

Rovnovážná struktura molekul Upraveno podle FIV  1-atomová A Ne, Ar, ... topologie triviální  2-atomová A2 H2, Cl2, ... A A B elektronegativnější a AB HCl, CO, ... A B lineární struktura planární  3-atomová A3 A O3 O a AB2 A2B ABC CO2 O C O N2O O N H2O O a H H HCN H C N 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Dynamika atomů (jader) v molekule Molekula 3n stupňů volnosti globální pohyby molekuly vnitřní pohyby molekuly jako tuhého celku kolem rovnovážných poloh 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Dynamika atomů (jader) v molekule Molekula 3n stupňů volnosti globální pohyby molekuly vnitřní pohyby molekuly jako tuhého celku kolem rovnovážných poloh translace (malé) kmity rotace čili vibrace 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Dynamika atomů (jader) v molekule Molekula 3n stupňů volnosti globální pohyby molekuly vnitřní pohyby molekuly jako tuhého celku kolem rovnovážných poloh translace (malé) kmity rotace čili vibrace 3 stupně volnosti 2 u lineárních molekul 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Dynamika atomů (jader) v molekule Molekula 3n stupňů volnosti globální pohyby molekuly vnitřní pohyby molekuly jako tuhého celku kolem rovnovážných poloh translace (malé) kmity rotace čili vibrace 3 stupně volnosti 2 u lineárních molekul i u planárních (rovinných) molekul mají tři nenulové hlavní momenty setrvačnosti 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Dynamika atomů (jader) v molekule Molekula 3n stupňů volnosti globální pohyby molekuly vnitřní pohyby molekuly jako tuhého celku kolem rovnovážných poloh translace (malé) kmity rotace čili vibrace 3 stupně volnosti 2 u lineárních molekul na vibrace zbývá 3n - 6 stupňů volnosti 3n - 5 stupňů volnosti u lineárních molekul 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

nejjednodušší příklady nejmenší molekula: n = 2 atomy má 3n –5 = 1 vibrační mód, ve směru vazby první netriviální molekula: n = 3 atomy má 3n –5 = 4 vibrační módy, ve směru vazby i napříč náš dnešní cíl č. 1 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

středně složitá molekula Al2Cl6 (6+18) – 6 = 18 vibračních módů 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

25 cm-1 64 cm-1 116 cm-1 118 cm-1 131 cm-1 149 cm-1 161 cm-1 186 cm-1 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

komentář 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

komentář 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

komentář 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

komentář 292 K 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

folie 4 komentář Již u celkem malé molekuly intuice selhává KROKY K POCHOPENÍ definice "vibračních módů" v harmonické aproximaci 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

folie 4 komentář Již u celkem malé molekuly intuice selhává KROKY K POCHOPENÍ definice "vibračních módů" v harmonické aproximaci systematický formalismus pro jejich vyhledání 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

folie 4 komentář Již u celkem malé molekuly intuice selhává KROKY K POCHOPENÍ definice "vibračních módů" v harmonické aproximaci systematický formalismus pro jejich vyhledání explicitní výpočet pro malé molekuly 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

folie 4 komentář Již u celkem malé molekuly intuice selhává KROKY K POCHOPENÍ definice "vibračních módů" v harmonické aproximaci systematický formalismus pro jejich vyhledání explicitní výpočet pro malé molekuly klasická mech. 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

folie 4 komentář Již u celkem malé molekuly intuice selhává KROKY K POCHOPENÍ definice "vibračních módů" v harmonické aproximaci systematický formalismus pro jejich vyhledání explicitní výpočet pro malé molekuly odpověď na otázku: Kde je QM? … příště klasická mech. 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Něco o maticích

Něco o maticích I. Jen připomenutí důležitých definic a vlastností. Budeme pracovat jen s reálnými maticemi. To je rozdíl proti QM. Čtvercová matice řádu N Transponovaná matice Pro srovnání – hermitovsky sdružená komplex. matice Symetrická matice Ortogonální matice Normální (reálná) matice 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Něco o maticích II. Vlastní vektory a vlastní čísla symetrických reálných matic Sloupcový vektor Řádkový vektor Je celkem N reálných vlastních čísel, z nichž některá se mohou opakovat (degenerace) Sekulární rovnice (podmínka řešitelnosti) Ortogonalita vlastních vektorů (lze je vždy vybrat reálné) 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Něco o maticích III. Diagonalisace symetrických reálných matic Definice Ortogonalita Diagonalisace Porovnání s diagonalisací v QM 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Normální kmity v harmonické aproximaci

Adiabatický Hamiltonián víceatomové molekuly Adiabatická aproximace: Explicitní dynamika jader jako hmotných bodů. Elektrony jako nehmotný tmel stabilizující molekulu svým příspěvkem do potenciální energie U. Molekula může volně letět prostorem a rotovat jako celek. Kromě toho koná vnitřní pohyby – vibrace. DVĚ CESTY Globální pohyby jsou zabudovány od začátku tím, že potenciální energie je vyjádřena jako funkce relativních vzdáleností atomů Tento postup v případě dvou-atomové molekuly … cvičení. Globální pohyby jsou pominuty, molekula je umístěna v prostoru. Minimum potenciální energie určuje rovnovážné polohy atomů, kolem nichž dochází k malým vibracím. Dodatečně je využito toho, že potenciální energie se nemění při infinitesimálních translacích a rotacích molekuly jako tuhého celku. Tak budeme nyní postupovat. 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Harmonická aproximace Rovnovážné polohy atomů Výchylky Harmonická aproximace … Taylorův rozvoj potenciální energie do 2. řádu Pohybové rovnice Soustava vázaných diferenciálních rovnic. 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Harmonická aproximace Rovnovážné polohy atomů Výchylky Harmonická aproximace … Taylorův rozvoj potenciální energie do 2. řádu Pohybové rovnice Soustava vázaných diferenciálních rovnic. V harmonické aproximaci lineárních. Přepíšeme maticově. 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Harmonická aproximace Rovnovážné polohy atomů Výchylky Harmonická aproximace … Taylorův rozvoj potenciální energie do 2. řádu Pohybové rovnice Soustava vázaných diferenciálních rovnic. V harmonické aproximaci lineárních. Přepíšeme maticově. 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

silové konstanty (tuhosti) Konfigurační prostor Zavedeme konfigurační prostor dimense 3n Pohybové rovnice v maticovém tvaru silové konstanty (tuhosti) Matice hmotností reálná symetrická positivně definitní diagonální Matice tuhostí reálná symetrická positivně semi-definitní má vlastní číslo 0 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Normální kmity Porovnejme jeden lineární oscilátor maticový zápis vázaných oscilátorů 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Normální kmity NORMÁLNÍ KMIT ("mód") Porovnejme jeden lineární oscilátor maticový zápis vázaných oscilátorů NORMÁLNÍ KMIT ("mód") 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Normální kmity NORMÁLNÍ KMIT ("mód") Porovnejme jeden lineární oscilátor maticový zápis vázaných oscilátorů NORMÁLNÍ KMIT ("mód") 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Zobecněný problém vlastních vektorů Normální kmity Porovnejme jeden lineární oscilátor maticový zápis vázaných oscilátorů NORMÁLNÍ KMIT ("mód") Zobecněný problém vlastních vektorů 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Normální kmity NORMÁLNÍ KMIT ("mód") Porovnejme jeden lineární oscilátor maticový zápis vázaných oscilátorů NORMÁLNÍ KMIT ("mód") Zobecněný problém vlastních vektorů sekulární rovnice hledání vlastních čísel = charakteristických frekvencí 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Řešení zobecněného problému na vlastní čísla Převedení na standardní problém dynamická matice Dynamická matice má stejné vlastnosti, jako matice tuhostí: reálná symetrická positivně semi-definitní s nulovými vlastními čísly 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Ortogonalita v zobecněném problému vlastních čísel vzpomínka aplikace na daný problém zpětná substituce dá zobecněné relace ortogonality 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Globální translace a rotace

Adiabatický Hamiltonián víceatomové molekuly Globální translace a rotace Adiabatická aproximace: Explicitní dynamika jader jako hmotných bodů. Elektrony jako nehmotný tmel stabilizující molekulu svým příspěvkem do potenciální energie U. Molekula může volně letět prostorem a rotovat jako celek. Kromě toho koná vnitřní pohyby – vibrace. DVĚ CESTY Globální pohyby jsou zabudovány od začátku tím, že potenciální energie je vyjádřena jako funkce relativních vzdáleností atomů Globální pohyby jsou pominuty, molekula je umístěna v prostoru. Minimum potenciální energie určuje rovnovážné polohy atomů, kolem nichž dochází k malým vibracím. Dodatečně je využito toho, že potenciální energie se nemění při infinitesimálních translacích a rotacích molekuly jako tuhého celku. Tak budeme nyní postupovat. 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Adiabatický Hamiltonián víceatomové molekuly Globální translace a rotace Adiabatická aproximace: Explicitní dynamika jader jako hmotných bodů. Elektrony jako nehmotný tmel stabilizující molekulu svým příspěvkem do potenciální energie U. Molekula může volně letět prostorem a rotovat jako celek. Kromě toho koná vnitřní pohyby – vibrace. DVĚ CESTY Globální pohyby jsou zabudovány od začátku tím, že potenciální energie je vyjádřena jako funkce relativních vzdáleností atomů Globální pohyby jsou pominuty, molekula je umístěna v prostoru. Minimum potenciální energie určuje rovnovážné polohy atomů, kolem nichž dochází k malým vibracím. Dodatečně je využito toho, že potenciální energie se nemění při infinitesimálních translacích a rotacích molekuly jako tuhého celku. Tak budeme nyní postupovat. 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Globální translace a rotace Nejprve translace: Obecné (infinitesimální) posunutí je složeno z trojice Při posunutí, tj. stejné výchylce všech atomů, nevzniká síla. Proto platí podmínka pro silové konstanty Translace je řešení sekulárního problému s Proto platí relace ortogonality pro všechny skutečné vnitřní vibrace (s nenulovou vlastní frekvencí): Tento vztah znamená, že těžiště molekuly je během vnitřní vibrace nehybné. Podobně se dá zpracovat i trojice infinitesimálních rotací. 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Globální translace a rotace Nejprve translace: Obecné (infinitesimální) posunutí je složeno z trojice Při posunutí, tj. stejné výchylce všech atomů, nevzniká síla. Proto platí podmínka pro silové konstanty Translace je řešení sekulárního problému s Proto platí relace ortogonality pro všechny skutečné vnitřní vibrace (s nenulovou vlastní frekvencí): Tento vztah znamená, že těžiště molekuly je během vnitřní vibrace nehybné. Podobně se dá zpracovat i trojice infinitesimálních rotací. 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Globální translace a rotace Nejprve translace: Obecné (infinitesimální) posunutí je složeno z trojice Při posunutí, tj. stejné výchylce všech atomů, nevzniká síla. Proto platí podmínka pro silové konstanty Translace je řešení sekulárního problému s Proto platí relace ortogonality pro všechny skutečné vnitřní vibrace (s nenulovou vlastní frekvencí): Tento vztah znamená, že těžiště molekuly je během vnitřní vibrace nehybné. Podobně se dá zpracovat i trojice infinitesimálních rotací. 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Globální translace a rotace Nejprve translace: Obecné (infinitesimální) posunutí je složeno z trojice Při posunutí, tj. stejné výchylce všech atomů, nevzniká síla. Proto platí podmínka pro silové konstanty Translace je řešení sekulárního problému s Proto platí relace ortogonality pro všechny skutečné vnitřní vibrace (s nenulovou vlastní frekvencí): Tento vztah znamená, že těžiště molekuly je během vnitřní vibrace nehybné. Podobně se dá zpracovat i trojice infinitesimálních rotací. 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Globální translace a rotace Nejprve translace: Obecné (infinitesimální) posunutí je složeno z trojice Při posunutí, tj. stejné výchylce všech atomů, nevzniká síla. Proto platí podmínka pro silové konstanty Translace je řešení sekulárního problému s Proto platí relace ortogonality pro všechny skutečné vnitřní vibrace (s nenulovou vlastní frekvencí): Tento vztah znamená, že těžiště molekuly je během vnitřní vibrace nehybné. Podobně se dá zpracovat i trojice infinitesimálních rotací. 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Globální translace a rotace Zadruhé rotace: Obecné (infinitesimální) pootočení o úhel ve směru Při pootočení všech atomů nevzniká moment síly. Proto platí druhá podmínka pro silové konstanty, kterou nevypisujeme. Platí-li již první, je střed rotace libovolný, Rotace je řešení sekulárního problému s Proto platí druhá relace ortogonality pro všechny skutečné vnitřní vibrace (s nenulo-vou vlastní frekvencí), opět vzhledem k libovolnému středu rotace: Tento vztah znamená, že prostorová orientace molekuly je během vnitřní vibrace neměnná. 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Globální translace a rotace Zadruhé rotace: Obecné (infinitesimální) pootočení o úhel ve směru Při pootočení všech atomů nevzniká moment síly. Proto platí druhá podmínka pro silové konstanty, kterou nevypisujeme. Platí-li již první, je střed rotace libovolný, Rotace je řešení sekulárního problému s Proto platí druhá relace ortogonality pro všechny skutečné vnitřní vibrace (s nenulo-vou vlastní frekvencí), opět vzhledem k libovolnému středu rotace: Tento vztah znamená, že prostorová orientace molekuly je během vnitřní vibrace neměnná. 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Globální translace a rotace Zadruhé rotace: Obecné (infinitesimální) pootočení o úhel ve směru Při pootočení všech atomů nevzniká moment síly. Proto platí druhá podmínka pro silové konstanty, kterou nevypisujeme. Platí-li již první, je střed rotace libovolný, Rotace je řešení sekulárního problému s Proto platí druhá relace ortogonality pro všechny skutečné vnitřní vibrace (s nenulo-vou vlastní frekvencí), opět vzhledem k libovolnému středu rotace: Tento vztah znamená, že prostorová orientace molekuly je během vnitřní vibrace neměnná. 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Molekula oxidu uhličitého CO2

Molekula CO2 I. Jednoduchý příklad, jak se dá počítat "bez počítání" CO2 Molekula CO2 má symetrii válce podgrupa podgrupa N2O SYMETRIE Atomové polohy v rovnováze Potenciální energie jako funkce výchylek diskrétní symetrie využijeme za chvíli tato symetrie stačí, aby v harmonické aproximaci se normální kmity rozdělily na podélné a příčné 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Molekula CO2 II. Podélné kmity Jednoduchý příklad, jak se dá počítat "bez počítání" O C O Jen pohyb ve směru vazby, tedy "x" ortogonalita k posunutím u1 u2 u3 Využití symetrie zrcadlení  : je-li u řešení, pak u také. Zrcadlení a. permutuje kyslíky b. otočí výchylky: Ptáme se, zda otočená výchylka není ekvivalentní s původní Protože dvojí zrcadlení obnoví původní stav, 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Molekula CO2 III. Podélné kmity ortogonalita k posunutím O C O u1 u2 u3 SUDÉ ŘEŠENÍ LICHÉ ŘEŠENÍ 1 tvar normálních kmitů bez počítání jednu výchylku volíme 3 TĚŽIŠTĚ NEHYBNÉ 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Molekula CO2 IV. Podélné kmity Určení frekvencí V tomto případě je vhodný (ne dokonalý) modelový potenciál Máme Nalezené normální kmity dosadíme do rovnice na vlastní čísla. Ty jsou splněny identicky (test správnosti) a dají hodnoty vlastních frekvencí bez počítání: má již zabudovánu symetrii (vůči zrcadlení) závisí jen na relativních vzdálenostech (translační invariance) silové působení jen mezi sousedy (kovalentní model) jediný parametr 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Molekula CO2 IV. Podélné kmity Určení frekvencí V tomto případě je vhodný (ne dokonalý) modelový potenciál Máme Řádkové i sloupcové součty v matici K jsou nulové …. odpovídá podmínkám pro globální posunutí …. ekvivalentní se závislostí U jen na vzdálenostech 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Molekula CO2 IV. Podélné kmity Určení frekvencí V tomto případě je vhodný (ne dokonalý) modelový potenciál Máme Nalezené normální kmity dosadíme do rovnice na vlastní čísla. Ty jsou splněny identicky (test správnosti) a dají hodnoty vlastních frekvencí bez počítání: Řádkové i sloupcové součty v matici K jsou nulové …. odpovídá podmínkám pro globální posunutí …. ekvivalentní se závislostí U jen na vzdálenostech 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Molekula CO2 V. Příčné kmity u příčného pohybu se uplatní obě podmínky ortogonality Máme proto což plyne i ze symetrie vůči „horizontální“ rovině symetrie Nakonec dostáváme jediný mód O C O u1 u2 u3 Jediný mód ve zvolené rovině. Takových rovin je ovšem nekonečně mnoho. Proč říkáme, že jsou dva: 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Molekula CO2 VI. Příčné kmity Určení frekvencí Pro příčné kmity je nutný třícentrový modelový potenciál Máme Nalezené normální kmity dosadíme do rovnice na vlastní čísla. Ty jsou splněny identicky (test správnosti) a dají hodnoty vlastních frekvencí bez počítání: má již zabudovánu symetrii (vůči zrcadlení) závisí jen na relativních vzdálenostech (translační invariance) silové působení mezi centrem a dvěma sousedy (deformační model) jediný parametr porovnejme s potenciálem pro podélné kmity 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Molekula CO2 VI. Příčné kmity Určení frekvencí Pro příčné kmity je nutný třícentrový modelový potenciál Máme poměr amplitud v normálním příčném kmitu Pro vlastní frekvenci pak dostáváme 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Lineární molekula ABC

Lineární triatomická molekula I. Podíváme se, co ztratíme se snížením symetrie (to hlavní stále zůstává) CO2 Molekula CO2 má symetrii válce podgrupa podgrupa N2O SYMETRIE Atomové polohy v rovnováze Potenciální energie jako funkce výchylek diskrétní symetrie využijeme za chvíli tato symetrie stačí, aby v harmonické aproximaci se normální kmity rozdělily na podélné a příčné 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Lineární triatomická molekula II. Podélné kmity B C Jen pohyb ve směru vazby, tedy "x" ortogonalita k posunutím u1 u2 u3 Symetrie zrcadlení chybí!!! Abychom pokročili, nezbývá, než přejít ke kvantitativnímu (modelovému) výpočtu Volíme typově stejný, ale nesymetrický modelový potenciál Máme 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Lineární triatomická molekula II. Podélné kmity B C Jen pohyb ve směru vazby, tedy "x" ortogonalita k posunutím u1 u2 u3 Symetrie zrcadlení chybí!!! Abychom pokročili, nezbývá, než přejít ke kvantitativnímu (modelovému) výpočtu Volíme typově stejný, ale nesymetrický modelový potenciál Máme Řádkové i sloupcové součty v matici K jsou nulové …. odpovídá podmínkám pro globální posunutí …. ekvivalentní se závislostí U jen na vzdálenostech 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Lineární triatomická molekula II. Podélné kmity B C Jen pohyb ve směru vazby, tedy "x" ortogonalita k posunutím u1 u2 u3 Symetrie zrcadlení chybí!!! Abychom pokročili, nezbývá, než přejít ke kvantitativnímu (modelovému) výpočtu Volíme typově stejný, ale nesymetrický modelový potenciál Máme Řádkové i sloupcové součty v matici K jsou nulové …. odpovídá podmínkám pro globální posunutí …. ekvivalentní se závislostí U jen na vzdálenostech Ponecháme (např.) první dvě pohybové rovnice, třetí nahradíme kompatibilní, ale silnější podmínkou ortogonality 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Lineární triatomická molekula II. Podélné kmity B C Jen pohyb ve směru vazby, tedy "x" ortogonalita k posunutím u1 u2 u3 Sekulární rovnice je už jen druhého stupně … dva normální kmity Kořeny 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Lineární triatomická molekula II. Podélné kmity B C Jen pohyb ve směru vazby, tedy "x" ortogonalita k posunutím u1 u2 u3 Sekulární rovnice je už jen druhého stupně … dva normální kmity Kořeny 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Lineární triatomická molekula II. Podélné kmity B C Jen pohyb ve směru vazby, tedy "x" ortogonalita k posunutím u1 u2 u3 Sekulární rovnice je už jen druhého stupně … dva normální kmity Kořeny 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Lineární triatomická molekula III. Příčné kmity u příčného pohybu se uplatní obě podmínky ortogonality A B C u1 u2 u3 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Lineární triatomická molekula III. Příčné kmity u příčného pohybu se uplatní obě podmínky ortogonality A B C u1 u2 u3 osu otáčení volíme ve středovém atomu 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Lineární triatomická molekula III. Příčné kmity u příčného pohybu se uplatní obě podmínky ortogonality V dané rovině dostáváme jediný mód A B C u1 u2 u3 osu otáčení volíme ve středovém atomu 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Lineární triatomická molekula III. Příčné kmity u příčného pohybu se uplatní obě podmínky ortogonality V dané rovině dostáváme jediný mód A B C u1 u2 u3 osu otáčení volíme ve středovém atomu geometrický faktor hmotnostní faktor 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Lineární triatomická molekula III. Příčné kmity u příčného pohybu se uplatní obě podmínky ortogonality V dané rovině dostáváme jediný mód A B C u1 u2 u3 osu otáčení volíme ve středovém atomu geometrický faktor hmotnostní faktor Jediný mód ve zvolené rovině. Takových rovin je ovšem nekonečně mnoho. Proč říkáme, že jsou dva: 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

Lineární triatomická molekula III. Experiment vazby se snáz prohýbají, než natahují pro symetrickou molekulu, zhruba i pro asymetrickou 26.4.2006 X. Vibrace víceatomových molekul

The end