歳差運動の物理学

Yamasaki Katsuyoshi

分子分光学におけるHund's caseの解説の中で必ず出てくるのが,電子軌道角運動量Lやスピン角運動量Sの分子軸まわりの歳差運動の話である。多くの本で,各case間の相違が,「各角運動量の分子軸方向への"カップリング"の程度の違い」として表現されているが,そもそもこのカップリングというものが一体何かということが,分光学のバイブルともいえるHerzbergの本あたりでもあまり明確に表現されていない。Bingelのテキストは,分子軸まわりの歳差運動の周波数の大小関係という切り口で,(Herzbergよりも)丁寧に物理的な説明を与えており,比較的理解しやすいものであるが,カップリングの由来に関する説明は十分なものではない。さらに,LやSの分子軸まわりの歳差運動の他に,分子軸自身の全角運動量まわりの歳差運動の周波数もHund's caseの決定に必要な材料となるが,この周波数の出所・導出も明記されていない。例えば,分子軸まわりの角運動量がP_zであれば,その軸まわりの回転周波数は|P_z|/(2πI_A)ではないかと考えてしまうが,実はこれは誤りであり,Herzberg自身も「not simply |P_z|/(2πI_A)」と注意を付けた上で,(1/2π)((1)/(I_A)-(1)/(I_B))Pzであると書いている(Vol. II, p 23)。さらに,分子軸が全角運動量ベクトルのまわりを歳差運動する周波数が|P|/(2πI_B)で与えられるとも書いているが,なぜ全角運動量を分子軸に垂直な慣性モーメント(I_B)だけが担っている運動量であるかのように計算してよいのか,という点に関する説明はなく,読者は戸惑うことになる。本書は,上記のポイントの理解を助けるために書かれたmonographである。

歳差運動

磁気モーメント

磁気回転比

カップリング

Hund's case

Eulerの方程式

Chemistry [ 430 ]

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