Resonancia de Fermi

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La resonancia de Fermi  es una interacción fuerte entre niveles vibratorios que ocurre si dos estados vibracionales en la aproximación armónica corresponden a la misma o casi la misma energía (si no se tiene en cuenta la influencia mutua). El fenómeno fue explicado por primera vez por el famoso físico italiano Enrico Fermi .

Formalismo general

La explicación del desdoblamiento de la frecuencia simétrica para la molécula de CO 2 fue dada por Fermi en 1931, quien fue el primero en considerar perturbaciones mutuas de este tipo de niveles vibratorios. El espectro infrarrojo del CO 2 muestra dos bandas muy intensas a 2349,3 cm −1 y 667,3 cm −1 correspondientes a las vibraciones fundamentales impares A 1u y E 1u . El espectro Raman exhibe una doble línea intensa en 1285.5 cm- 1 , 1388.3 cm- 1 correspondiente a vibraciones pares de А 1g . La presencia de dos líneas en lugar de una es el resultado de la resonancia.

Si hay una degeneración accidental, entonces debido a la influencia mutua de las oscilaciones —"perturbación" de los niveles vibratorios— la degeneración se levanta y ocurre la división del nivel degenerado, tanto mayor cuanto más fuerte es la interacción. En este caso, la frecuencia fundamental de la vibración simétrica de estiramiento es casi exactamente igual a la frecuencia del primer sobretono de la vibración de flexión. Las frecuencias cero son ν 1  - 1351,2 cm −1 y ν 2 = 672,2 cm −1 (es decir, 2ν 2 ≈ ν 1 ) y calculadas a partir de ellas, teniendo en cuenta la anarmonía de las vibraciones, las posiciones de los niveles difieren solo en 16,7 cm -1 . Debido a la interacción de las vibraciones ν 1 y 2ν 2 , la distancia de nivel aumenta a 1388,3 - 1285,5 = 102,8 cm −1 , y en lugar de la frecuencia fundamental intensa ν 1 y el sobretono débil 2ν 2 , se obtienen dos frecuencias intensas, cada una de ellas lo que corresponde a la superposición de ambas fluctuaciones.

Aunque la resonancia de Fermi es el resultado de una degeneración aleatoria, es bastante común, especialmente en moléculas complejas; Debido a la gran cantidad de armónicos diferentes y frecuencias compuestas, la probabilidad de coincidencias aleatorias de niveles vibratorios es bastante alta. Cabe señalar que la resonancia de Fermi solo puede tener lugar para niveles vibratorios de una simetría.

Literatura