Правило Лёвшина

Правило Лёвшина, также известное как закон зеркальной симметрии — явление приближённой зеркальной симметрии спектров поглощения и люминесценции^[1]; закон о связи между этими спектрами и правило расположения линий этих спектров. Правило выведено физиком В. Л. Лёвшиным в 1931 году^[2].

Правило Лёвшина сводится чаще всего к следующей формулировке^[3]:

В любом процессе, где наблюдаются мощные взаимодействия электромагнитных полей, с одинаковой вероятностью могут существовать два симметричных зеркальных перехода. Данные переходы характеризуются тем, что в них скорости электрических полей и частиц имеют противоположные друг от друга направления, но при этом направления спинов частиц и магнитных полей совпадают.

Иначе говоря, электронно-колебательные спектры поглощения и люминисценции молекул зеркально симметричны относительно частоты электронного перехода. Правило выполняется в случае, если колебательные частоты молекул в основном и возбуждённом электронных состояниях одинаковы^[4], а прямые и обратные электронные переходы равновероятны. По отклонениям о правила можно судить об особенностях электронно-колебательного взаимодействия в молекулах^[5].

Правило Лёвшина может быть проиллюстрировано графиками спектров поглощения ${\displaystyle \varepsilon =f(\nu )}$ и флуоресценции ${\displaystyle {1 \over \nu }=f(\nu )}$, которые симметричны относительно некоей вертикальной прямой^[6], проходящей через точку пересечения графиков ${\displaystyle \varepsilon _{0}}$, для которой верно равенство ${\displaystyle \varepsilon _{a}+\varepsilon _{f}=2\varepsilon _{0}}$, где ${\displaystyle \varepsilon _{a}}$ и ${\displaystyle \varepsilon _{f}}$ — симметричные частоты поглощения и флуоресценции, а ${\displaystyle \varepsilon _{0}}$ — частота чисто электронного перехода^[4].

Явление зеркальной симметрии фиксируется экспериментально, однако в чистом виде не существует, и полное зеркальное соответствие не наблюдается. Все отклонения связаны с молекулярными и межмолекулярными процессами^[2], в том числе отличиями функций потенциальной энергии в основном и возбуждённом электронных состояниях, перестройкой молекул в возбуждённом состоянии, проявляющемся в возбуждённом состоянии влиянии растворителя^[2], а также с разной частотной зависимостью интенсивности постоянного процесса испускания и вынужденного процесса поглощения^[1]. Также она наблюдается только в случае сложных молекул, а не простых^[4].

• Вилков Л. В., Пентин Ю. А. Физические методы исследования в химии. Структурные методы и оптическая спектроскопия: Учебник для химических специальностей вузов. — М.: Высшая школа, 1987. — 367 с.
• Красовицкий Б. М., Болотин Б. М. Органические люминофоры. — Л.: Химия, 1976. — 344 с.
• Лёвшина правило // Физический энциклопедический словарь / главный редактор А. М. Прохоров. — М.: Советская энциклопедия, 1983.
• Новый справочник химика и технолога. Аналитическая химия. — СПб.: АНО НПО «Мир и Семья», АНО НПО «Профессионал», 2004. — Т. Ч. III. — 692 с. — ISBN 5943650571.