طیف سنجی

طیف سنجی

در مکانیک کوانتومی سطح انرژی الکترون ها در اتم ها بستگی به کاهش جرم سیستم الکترون و هسته دارد. برای اتم هیدروژن، نقش جرم کاهش می یابد، به سادگی در مدل Bohr از اتم دیده می شود، جایی که جرم کاهش یافته در محاسبه ساده معادله Rydberg معادله Rydberg ظاهر می شود، اما جرم کاهش یافته نیز در معادله شرودینگر ظاهر می شود و معادله دیراک برای محاسبه سطح انرژی اتمی.

توده کاهش یافته سیستم در این معادلات نزدیک به جرم یک الکترون تک است، اما از طریق مقدار کمی نسبت به نسبت جرم الکترون به هسته اتمی متفاوت است. برای هیدروژن، این مقدار حدود 1837/1836 یا 1.000545 است و برای دوتریوم حتی کوچکتر است: 3671/3670 یا 1.0002725. بنابراین انرژی خطوط اسپکتروسکوپی برای دیترویم و هیدروژن نور (هیدروژن -1) نسبت به نسبت این دو عدد متفاوت است که 1.000272 است. طول موج تمام خطوط اسپکتروسکوپی دیترویم کوتاهتر از خطوط مربوطه هیدروژن نور، با یک عامل 1.000272 است. در مشاهدات نجومی، این به تغییر داپلر آبی 0.000272 برابر سرعت نور یا 81.6 کیلومتر بر ثانیه مربوط می شود. 

تفاوت ها در طیف سنجی ارتعاشی مانند طیف سنجی مادون قرمز و طیف سنجی رامان،  و در طیف های چرخشی مانند طیف سنجی مایکروویو، به دلیل کاهش جرم دوتریوم به طور قابل توجهی بالاتر از پروتئین است. در طیف سنجی رزونانس مغناطیسی هسته ای، دیتریوم دارای فرکانس NMR بسیار متفاوت (به عنوان مثال 61 مگاهرتز زمانی که پروتئین در 400 مگاهرتز است) و بسیار کمتر حساس است. حلال های متداول معمولا در پروتئوم NMR استفاده می شود تا از حلال از همپوشانی با سیگنال جلوگیری شود، هرچند Deuterium NMR نیز امکان پذیر است.