Physics
Moleküle und Licht
Warum CO₂ Infrarot absorbiert und N₂ nicht: Moleküle als Massen und Federn, echte Normalmoden und Resonanz, wenn das Photon zur Mode passt.
Was passiert
Jedes Molekül hier besteht aus Massen an Federn, und seine Schwingungen sind echte Normalmoden - eine Finite-Differenzen-Hessematrix, an Ort und Stelle diagonalisiert und auf die realen Tabellen kalibriert: CO₂ klingt bei 667, 1333 und 2349 1/cm. Stimmen Sie den Photonenstrom auf eine IR-aktive Linie, und das Licht verschwindet in genau dieser Bewegung, während die Mode Energie trinkt. Stimmen Sie auf die symmetrische Streckung des CO₂ - die richtige Frequenz, doch der Dipol rührt sich nie - und die Photonen segeln unberührt hindurch. N₂ und O₂ tragen gar keine Ladungen: Nichts an ihnen kann Infrarot fangen - genau deshalb sind die Hauptgase der Luft keine Treibhausgase, während ihre Spuren das Klima regieren.
Gleichungen des Moduls
Gleichungen M ü = −K u → normale Schwingungsarten ω_k nur dann absorbiert, wenn eine Mode das Dipolmoment ändert Die Biegeschwingung von CO₂ absorbiert bei Wellenzahl 667 pro cm, nahe dem 288 K-Spitzenwert der Erde; N₂, O₂: keine
