Theory of infrared and Raman intensity of the lattice vibrations of molecular crystals. Application to solid ammonia and benzene^*

Istituto di chimica fisica — Laboratorio di Spettroscopia Molecolare — Via G. Capponi 9, Firenze, Italy.

Abstract

A theory of infrared and Raman intensity of lattice vibrations in molecular crystals is discussed. The effect of induction due to the molecular dipole and quadrupole fields is included. It is shown that both rotational and translational modes can contribute to the infrared and Raman intensity. Explicit expressions for the calculation of the dipole and polarizability derivatives with respect to the crystal normal coordinates are worked out. The theory is applied to polycrystalline ammonia and benzene and to single crystal benzene, and a good agreement is obtained. The influence of the eigenvectors on the calculated intensities is discussed.

Résumé

La théorie des intensités infrarouge et Raman des vibrations de cristaux moléculaires est discutée. L’effet de l'induction due aux champs moléculaires dipolaires et quadripolaires est inclus. On montre que les modes de rotation aussi bien que les modes de translation peuvent contribuer à l'intensité infrarouge et Raman. Les expressions pour calculer les dérivés du moment dipolaire et de la polarisabilité par rapport aux coordonnées normales du cristal sont données. La théorie est appliquée à l’ammoniac et au benzène polycristallins et au monocristal de benzène et on obtient un bon accord. L'influence des vecteurs propres sur les intensités calculées est discutée.