為什麼大氣中的臭氧吸收太陽短波輻射,而水汽和二氧化碳吸收地面長波輻射?

時間 2021-06-01 02:38:06

1樓:

這要看組成物質的分子的能級結構。

譬如說(簡單)分子可以震動,可以轉動,(簡單)分子中原子的電子也可以躍遷。複雜分子,例如dna等還有更為複雜的扭曲摺疊電流等。為了簡單起見,以簡單分子為例:

簡單分子的振動,轉動是量子化的。因此它的振動不是任意的,而是只能選擇離散的一系列狀態,就好比量子的諧振模型。這些離散的狀態分別具有離散的能量,例如:

其中n代表離散狀態的序數。

其中是蒲朗克常數,是分子振動的本徵頻率,由分子中原子的質量,極性,電荷數等有關。

顯然,由於不一樣,不同分子從乙個振動到另乙個振動狀態時,吸收的能量是不一樣的。在我們這個世界現在的模型中,光子只能乙份乙份被吸收,如果分子能吸收這個波長的光子,那麼它必須具備兩個狀態使得這兩個狀態的能量差恰好就是乙份此光子的能量。(不考慮非線性過程)

所以,不同的分子自然會吸收不同波長的光子。而且我們可以肯定不是只有一種特定波長,而是有很多(不同的)波長。這些吸收波長就組成分子的吸收譜。

上面的例子是振動;轉動的能量也可以算,是.

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