rotation - mekanisk eller kvantefysisk begreb

Rotation. Model af et toatomigt molekyle, som roterer om en akse gennem massemidtpunktet. Molekylets impulsmoment L og energi Ek er kvantiserede, hvilket giver anledning til diskrete energiniveauer som vist øverst i figuren. Energien Ek er angivet i enheder af ℏ/2I, hvor ℏ er Plancks konstant divideret med 2π, og I er molekylets inertimoment. J er impulsmomentkvantetallet.

.

Rotation, (af lat. rotatio, af rotare 'dreje omkring', af rota 'hjul'), i den klassiske mekanik en bevægelse af et legeme, der til ethvert tidspunkt kan opfattes som en drejning om en øjeblikkelig akse. Et simpelt eksempel er rotationen af et stift legeme om en fast akse. Alle legemets dele bevæger sig da i cirkler omkring aksen med fælles vinkelhastighed ω. Legemets impulsmoment peger i aksens retning og har størrelsen L = Iω, hvor I er inertimomentet om aksen. Legemets kinetiske energi er Ek = 1/2Iω2 . Heraf følger, at den kinetiske energi kan udtrykkes ved impulsmomentet som Ek = L2/2I.

I kvantefysikken må der tages hensyn til, at impulsmomentet af et roterende legeme er kvantiseret. Et vigtigt, men relativt simpelt eksempel er rotationen af et toatomigt molekyle, hvor de to atomer er forskellige, fx et CO-molekyle. Rotationen kan tænkes at foregå om en akse gennem molekylets massemidtpunkt og vinkelret på atomernes forbindelseslinje. Som i det klassiske tilfælde kan molekylets kinetiske energi udtrykkes som Ek = L2/2I, men her er impulsmomentet kvantiseret, idet L2 = ℏ2J(J+1), hvor ℏ er Plancks konstant divideret med 2π, og J er et helt tal (0, 1, 2, ...). Den kvantiserede kinetiske energi af molekylet bliver da Ek = ℏ2J(J+1)/2I, hvor hver værdi af J giver energien af en af molekylets rotationstilstande. Også deformerede atomkerner har rotationstilstande, se atomkerne.

Kommentarer

Din kommentar publiceres her. Redaktionen svarer, når den kan.

Du skal være logget ind for at kommentere.

eller registrer dig