Zasada Francka-Condona

Zasada Francka-Condona lub reguła Francka-Condona dotyczy przejść promienistych (spektroskopowych) elektronowo-wibracyjnych (elektronowo-oscylacyjnych) w cząsteczkach.

Zasada ta głosi że:

1. przejścia elektronowe zachodzą bez zmiany położenia jąder,
2. najbardziej prawdopodobne są te przejścia, dla których maksymalna jest całka nakrywania funkcji wibracyjnych (oscylacyjnych) opisujących stany wibracyjne (oscylacyjne) cząsteczki należące do dwóch różnych stanów elektronowych.

Całki nakrywania noszą nazwę czynników Francka-Condona.

Założenie 1. jest przybliżeniem, uzasadnionym o tyle, że masa elektronów jest 3-4 rzędy wielkości mniejsza niż masą jąder i, co za tym idzie, elektrony poruszają się znacznie szybciej niż jądra. Fakt ten jest także podstawą przybliżenia Borna-Oppenheimera. Założenie 2. znajdujące odzwierciedlenie w strukturze wibracyjnej (oscylacyjnej) widm elektronowych można wyprowadzić matematycznie, rozpatrując całkę momentu przejścia elektronowo-wibracyjnego (elektronowo-oscylacyjnego) i korzystając z założenia 1.

Rysunek 1. Schemat energetyczny ilustrujący zasadę Francka-Condona. Ponieważ przejścia elektronowe są bardzo szybkie w porównaniu z ruchem jąder (i zatem pokazane jako "prostopadłe"), największe prawdopodobieństwo przejścia jest pomiędzy stanami wibracyjnymi o dużym nakrywaniu. W przypadku takiego wzajemnego położenia krzywych energii elektronowej jak na schemacie, najbardziej prawdopodobne jest przejście pomiędzy v = 0 i v = 2

Rysunek 2. Schematyczna reprezentacja widma absorpcyjnego i fluorescencyjnego (emisyjnego) odpowiadająca schematowi energetycznemu z rysunku 1