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夫蘭克康登原理

弗蘭克-康登原理(Franck-Condon principle)是光譜學中的一個重要原理,用於解釋電子-振動躍遷的強度。電子-振動躍遷是指分子在吸收或發射光子後,電子能級和振動能級同時發生變化的過程。該原理指出,在分子電子躍遷過程中,當兩個振動能級(分別屬於不同的電子能級)的波函式有效重疊程度最大時,這兩個振動能級之間的躍遷發生的機率最大。

弗蘭克-康登原理的核心觀點是,在電子躍遷發生的瞬間,分子中各原子核的位置及其環境可以視為幾乎不變。這種情況下形成的狀態稱為弗蘭克-康登態,躍遷方式屬於垂直躍遷。這些躍遷發生在核動能最小的點上,也就是在振動的極限位置上,因此躍遷時核間距或動量都沒有明顯的變化。

量子力學表述為:振動躍遷的強度之和與此躍遷的始態及終態相應的兩個振動波函式的重疊積分的平方成反比。這意味著,電子光譜中振動帶的強度(即它的對應波函式積分的重疊)會產生各種差異,這些差異可以從實驗所觀察到的強度差異反推出上下電子態的平衡核間距的變化關係,有助於求出其勢能曲線的形式。

綜上所述,弗蘭克-康登原理描述了在電子躍遷過程中,分子核構型的幾乎不變性以及電子躍遷與振動波函式重疊積分之間的關係,是理解光譜現象和分子動力學過程的關鍵。