分子的激發(fā)（分子的激發(fā)）

正文

把分子內(nèi)的電子運(yùn)動(dòng)、分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)激發(fā)到更高的能態(tài)。分子的激發(fā)主要有熱激發(fā)等幾種方式。

熱激發(fā)?　激發(fā)正常態(tài)分子中的電子，需要較大的能量，通常在火焰和高溫電爐中實(shí)現(xiàn)這種激發(fā)。激發(fā)分子振動(dòng)所需能量比前者要小得多，但只在加熱的氣體中才有相當(dāng)數(shù)目比率的分子振動(dòng)被激發(fā)。激發(fā)分子轉(zhuǎn)動(dòng)所需的能量更小，常溫氣體中的分子都在轉(zhuǎn)動(dòng)。熱激發(fā)的特點(diǎn)是處在各能級(jí)上的分子數(shù)由熱平衡分布規(guī)律決定。將熱激發(fā)之后的氣體分子通過(guò)一個(gè)超聲噴管快速冷卻，由于分子振動(dòng)一般具有較長(zhǎng)的弛豫時(shí)間，在一定的短暫時(shí)間內(nèi)分子仍保持在振動(dòng)能級(jí)上，此時(shí)甚至可形成振動(dòng)能級(jí)上粒子布居數(shù)的反轉(zhuǎn)。

電子碰撞激發(fā)?　通常用氣體放電中的熱電子或自由電子束來(lái)激發(fā)分子。具有足夠能量的熱電子與分子發(fā)生非彈性碰撞，使分子的內(nèi)能增加實(shí)現(xiàn)激發(fā)。采用單一能量的電子束可更有效地進(jìn)行電子對(duì)分子的碰撞激發(fā)，并能實(shí)現(xiàn)選擇性激發(fā)。此法適用于作快速過(guò)程的研究。

光激發(fā)?　用光子與分子相互作用來(lái)激發(fā)，而后分子發(fā)射熒光退激。觀測(cè)分子熒光的傳統(tǒng)方法是用汞燈作光源，經(jīng)濾光后獲得的單色紫外線來(lái)激發(fā)?？烧{(diào)諧染料激光器出現(xiàn)之后，又能用光激發(fā)的方法研究電子激發(fā)分子的一系列振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)。還有一種間接的光激發(fā)叫光解激發(fā)。它是用適當(dāng)波長(zhǎng)的光照射分子使其中某一鍵斷裂，使過(guò)程中的能量再分配，斷裂后的產(chǎn)物可能獲得激發(fā)。光激發(fā)具有很好的選擇性，而且過(guò)程容易控制，主要用于熒光光譜實(shí)驗(yàn)（見(jiàn)固體發(fā)光）、雙共振實(shí)驗(yàn)和激光器的光泵。

化學(xué)能激發(fā)?　在許多放熱化學(xué)反應(yīng)中，釋放出的化學(xué)能部分地變成體系的內(nèi)能激發(fā)了分子。它不同于熱激發(fā)，因?yàn)樵诜磻?yīng)過(guò)程中能級(jí)上的粒子數(shù)分布一般不同于熱平衡時(shí)的粒子數(shù)分布，甚至可能出現(xiàn)布居數(shù)反轉(zhuǎn)。

能量轉(zhuǎn)移激發(fā)?　在氣體放電中，有的原子或分子處于亞穩(wěn)態(tài)，壽命較長(zhǎng)（見(jiàn)原子的亞穩(wěn)態(tài)），當(dāng)它同其他分子碰撞時(shí)，由于能量轉(zhuǎn)移，前者返回基態(tài)，后者獲得能量而被激發(fā)。光激發(fā)或化學(xué)能激發(fā)的原子或分子，以及化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生的亞穩(wěn)原子團(tuán)（自由基），如果激發(fā)態(tài)的壽命較長(zhǎng)，也可利用來(lái)激發(fā)預(yù)定的分子。

粒子束激發(fā)?　氣體放電中通過(guò)陰極上開(kāi)孔的極隧射線是一束高速離子，可用以激發(fā)分子?，F(xiàn)代采用加速器加速電離分子，然后用電磁偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)分離出單一能量的離子束，這束離子通過(guò)一個(gè)固體箔或氣體池時(shí)經(jīng)歷多次碰撞，出射束的分子就被高度激發(fā)或電離。此外，也可以用放射性同位素發(fā)射的帶電粒子來(lái)激發(fā)。