Vibraatiotilat

Vibraatiotilat, suomeksi värähtelytilat, viittaavat fysiikassa ja kemiassa kvanttimekaniikan kuvaamaan atomin tai molekyylin energiatilaan, joka liittyy sen värähtelyyn. Yksinkertaisimmillaan atomin tai molekyylin vibraatiotilaa voidaan ajatella jousena, joka värähtelee eri taajuuksilla. Nämä taajuudet ovat kuitenkin kvantittuneita, eli ne voivat esiintyä vain tietyillä diskreeteillä arvoilla.

Kun atomi tai molekyyli absorboi tai emittoi energiaa, esimerkiksi fotonin muodossa, se voi siirtyä eri vibraatiotilojen välillä. Näiden siirtymien energia riippuu vibraatiotilan kvanttiluvusta, joka kuvaa värähtelyn voimakkuutta. Alemmat vibraatiotilat vastaavat pienempää värähtelyenergiaa, kun taas korkeammat tilat vastaavat suurempaa värähtelyenergiaa.

Molekyylien vibraatiotilat ovat monimutkaisempia kuin yksittäisten atomien, koska molekyyleissä on useita atomeja, jotka voivat värähdellä suhteessa toisiinsa eri tavoin. Näitä värähtelymuotoja kutsutaan normaaleiksi värähtelyiksi, ja jokaisella niistä on omat kvantittuneet energiatasonsa. Vibraatiotilojen tutkiminen on tärkeää esimerkiksi spektroskopiassa, jossa eri yhdisteiden vibraatiotilat ilmenevät tunnusomaisina absorptio- tai emissiospektreina. Tämä tieto auttaa tunnistamaan aineita ja ymmärtämään niiden rakennetta ja ominaisuuksia.