
【化】 degenerate vibrations
bamboo slips for writing on; brief; letter; ******
combine; equally
oscillate; vibrate; bob; librate; quiver
【化】 oscillations; vibration
【醫】 oscillate; oscillation; oscillo-; vibrate; vibration
簡并振動(degenerate vibration)是分子光譜學與量子化學中的核心概念,指分子系統中因對稱性導緻不同振動模式具有相同頻率的現象。該術語的英文對應詞為"degenerate vibration",其中"degenerate"強調能量狀态的不可區分性。
從物理機制分析,簡并振動源于分子對稱性對振動能量量子化的約束。例如,在二氧化碳(CO₂)線性分子中,兩個相互垂直的彎曲振動模式因分子軸對稱性呈現相同的基頻,形成二重簡并振動模式。這種對稱性破缺會解除簡并,表現為光譜峰分裂。
在光譜檢測中,簡并振動直接影響紅外與拉曼光譜的峰強度分布。根據《分子振動光譜原理》(Springer, 2018),簡并度g的計算公式為: $$ g = frac{text{振動模式總數}}{text{獨立頻率數}} $$ 該公式量化了振動模式的能量簡并程度。
應用層面,簡并振動分析對确定分子構型具有關鍵作用。如氨分子(NH₃)的傘形振動簡并模式,為判斷其三角錐形結構提供了光譜學依據(《物理化學》第8版,Peter Atkins著)。當前理論研究多基于群論方法,通過點群特征标表預測可能的簡并振動模式。
簡并振動是物理學和化學中用于描述特定振動現象的概念,其核心特征如下:
簡并振動指不同振動形式(如分子内的不同振動模式)具有相同的振動頻率,導緻它們在光譜分析中表現為同一位置的峰,無法被區分。例如,在分子對稱性較高時,某些振動模式可能因對稱性等價而頻率相同,形成簡并。
在光譜學(如紅外、拉曼光譜)中,簡并振動會減少實際觀測到的峰數量。例如,若兩種振動簡并,原本應分開的峰會合并為一個,影響譜圖解析。
簡諧振動是單一振動模式按正弦/餘弦規律運動(如彈簧振子),而簡并振動強調多個不同振動模式頻率相同的現象。
以甲烷(CH₄)為例,其四個C-H鍵的伸縮振動中,部分模式因分子對稱性簡并,導緻紅外光譜中某些峰合并。
簡并振動是不同振動形式因頻率相同而無法區分的現象,常見于對稱性高的系統中,對光譜分析有直接影響。如需進一步了解,可參考光譜學或分子振動相關文獻。
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