Квантовая и ядерная физика. Раздел Молекулярные спектры

Июль 28, 2022

Главная
Физика
Квантовая и ядерная физика. Раздел Молекулярные спектры

Содержание

2. ЛЕКЦИЯ 22. МОЛЕКУЛЯРНЫЕ СПЕКТРЫ. А.И. Валишев
3. ЭНЕРГИЯ МОЛЕКУЛЫ.
4. Энергия молекулы Вклады в энергию молекулы: 1. энергия электронной оболочки Ee(R) 2. энергия колебаний ядер Eν
5. Энергия молекулы Частота перехода 1. ΔEe /ħ - определяет область спектра – инфракрасная, ультрафиолетовая, видимая. 2.
6. Энергия молекулы 3. Вращательная энергия молекулы с учетом изменения взаимного расстояния становится зависящей от колебаний: x(t)
7. Энергия молекулы Оценки энергий, иерархия энергий. 2. Оценка энергии колебаний ядер Eν = ħω Изменение энергии
8. Энергия молекулы Изменение энергии колебаний ядер ΔEν того же порядка, что и энергия колебаний Eν Изменение
9. Энергия молекулы Изменение вращательной энергии ΔEr по порядку величины совпадает c энергией вращения молекулы Er Изменение
10. Энергия молекулы Изменение вращательной энергии ΔEr по порядку величины совпадает c энергией вращения молекулы Er Изменение
11. Энергия молекулы Отношения изменений энергии: электронной оболочки / энергии колебаний / энергии вращения молекулы : ΔEe
12. Энергия молекулы Оценка частот вращательных переходов ΔEr = ħωr Дипольный переход (ротационный) с изменением квантового числа
13. Энергия молекулы Оценка частот вращательных переходов ΔEr = ħωr Частоты вращательных переходов в далекой инфракрасной области
14. Энергия молекулы Частоты вращательных переходов в далекой инфракрасной области спектра. Вращательные спектральные линии на равном расстоянии
15. Энергия молекулы Колебательно - вращательные переходы. Добавляется энергия колебаний ядер к вращательным энергиям. Полоса частот при
16. Энергия молекулы 2. Колебательно - вращательные переходы. 3. Вращательные переходы. Колебательно- вращательные переходы Вращательная полоса 2.
17. Энергия молекулы 2. Ангармонические колебательные переходы. А. Возникают «обертоны» малой интенсивности с частотами 2ων , 3ων
18. Энергия молекулы 2. Ангармонические колебательные переходы. Потенциальная энергия U(R) молекулы в зависимости от межатомного расстояния R
19. ЭЛЕКТРОННО-КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ СПЕКТРЫ.
20. Электронно – колебательные спектры При изменении электронной конфигурации (состояния электронной оболочки) меняются: 1. вибрационные частоты не
21. Энергия молекулы 2. Ангармонические колебательные переходы. Потенциальная энергия U(R) в основном и возбужденном состоянии 1, 2,
22. Электронно – колебательные спектры Уточненные правила отбора для вращательного квантового числа
23. Электронно- колебательные спектры Классификация линий по вращательному квантовому числу при одинаковости электронных и колебательных переходов. Электронно
24. Электронно- колебательные спектры
25. Электронно- колебательные спектры Основной вклад в частоту перехода от изменения энергии электронной оболочки Электронно – колебательные
26. Электронно- колебательные спектры Плотность спектральных линий вблизи вершины параболы велика, не позволяет различить отдельные линии. Сгущение
27. Электронно- колебательные спектры
28. КОМБИНАЦИОННОЕ РАССЕЯНИЕ.
29. Комбинационное рассеяние В спектре рассеянного потока пучка имеются «спутники» основной частоты «красный», «фиолетовый» Явление неупругого рассеяния
30. Комбинационное рассеяние В спектре рассеянного потока пучка имеются «спутники» основной частоты «красный», «фиолетовый»
31. Комбинационное рассеяние En , Em – энергии молекулярных уровней. ħω0 - энергия падающего кванта света Падающий
32. Комбинационное рассеяние En , Em – энергии молекулярных уровней. ħω0 - энергия падающего кванта света ω0
33. Интернет ресурс http//:edu.ci.nsu.ru Курс лекций Задачник
35. Скачать презентацию

Слайд 2

ЛЕКЦИЯ 22. МОЛЕКУЛЯРНЫЕ СПЕКТРЫ.
А.И. Валишев

Слайд 3

ЭНЕРГИЯ МОЛЕКУЛЫ.

Слайд 4

Энергия молекулы
Вклады в энергию молекулы:
1. энергия электронной оболочки Ee(R)
2. энергия

колебаний ядер Eν
3. вращательная энергия Er
Для простоты рассматривается 2-х атомная молекула. R – расстояние между ядрами.
Замечание. Колебания ядер – (изменение взаимного межядерного расстояния) хорошо описываются гармоническим законом при малом изменении взаимного расстояния. При сильном возбуждении (внешней силе) следует учитывать следующие за квадратичными членом разложения потенциальной U(x) энергии по x = R – R0 , колебания становятся ангармоничными:

Слайд 5

Энергия молекулы
Частота перехода
1. ΔEe /ħ - определяет область спектра

– инфракрасная, ультрафиолетовая, видимая.
2. ΔEν /ħ задает полосы
3. ΔEr /ħ Задает тонкую структуру внутри полосы

Слайд 6

Энергия молекулы
3. Вращательная энергия молекулы с учетом изменения взаимного расстояния

становится зависящей от колебаний: x(t) = R(t) – R0 , Er = f(Eν )

R(t)

Масштабы энергий:

Слайд 7

Энергия молекулы
Оценки энергий, иерархия энергий.
2. Оценка энергии колебаний ядер Eν

= ħω

Изменение энергии колебаний ядер того же порядка, что и энергия колебаний

Слайд 8

Энергия молекулы
Изменение энергии колебаний ядер ΔEν того же порядка, что

и энергия колебаний Eν

Изменение энергии колебаний ядер ΔEν порядка энергии 1-го Боровского уровня с множителем корня из отношения масс электрона и протона

Слайд 9

Энергия молекулы
Изменение вращательной энергии ΔEr по порядку величины совпадает c

энергией вращения молекулы Er

Изменение энергии вращения молекулы ΔEr порядка энергии 1-го Боровского уровня с множителем отношения масс электрона и протона

Отношения изменений энергии: электронной оболочки / энергии колебаний / энергии вращения молекулы : ΔEe :ΔEν :ΔEr =

Слайд 10

Энергия молекулы
Изменение вращательной энергии ΔEr по порядку величины совпадает c

энергией вращения молекулы Er

Слайд 11

Энергия молекулы
Отношения изменений энергии: электронной оболочки / энергии колебаний /

энергии вращения молекулы :
ΔEe :ΔEν :ΔEr =

Слайд 12

Энергия молекулы
Оценка частот вращательных переходов
ΔEr = ħωr
Дипольный переход (ротационный)

с изменением квантового числа J по правилу отбора на ± 1, Δ J = ± 1

Слайд 13

Энергия молекулы
Оценка частот вращательных переходов
ΔEr = ħωr
Частоты вращательных переходов

в далекой инфракрасной области спектра. Вращательные спектральные линии на равном расстоянии интервалы малы ~ 1013 по сравнению с другими спектральными сериями

Слайд 14

Энергия молекулы
Частоты вращательных переходов в далекой инфракрасной области спектра. Вращательные

спектральные линии на равном расстоянии интервалы малы ~ 1013 по сравнению с другими спектральными сериями

Вращательная полоса

Спектр энергий ~ J(J+1) = 0, 2, 6, 12, 20, 30,…

Слайд 15

Энергия молекулы
Колебательно - вращательные переходы.
Добавляется энергия колебаний ядер к вращательным

энергиям.

Полоса частот при переходах между фиксированными колебательными уровнями и различными вращательными лежит в ближней инфракрасной области ω ~ 1015 1/сек.

Слайд 16

Энергия молекулы
2. Колебательно - вращательные переходы.
3. Вращательные переходы.
Колебательно- вращательные
переходы
Вращательная
полоса
2. Колебательно

- вращательные переходы в ближней инфракрасной области с λ ~ 10-5 см.
3. Вращательные переходы в дальней инфракрасной области с λ ~ 10-2 см. .

Слайд 17

Энергия молекулы
2. Ангармонические колебательные переходы.
А. Возникают «обертоны» малой интенсивности

с частотами 2ων , 3ων , 4ων ,…
B. Расстояния между соседними квантовыми уровнями неодинаковы ΔE ≠ const. В случае идеальной, симметричной параболы уровни энергии эквидистантны ΔE = const. Плотность уровней энергии растет по мере приближения к нулевой асимптоте – энергии свободного, несвязанного состояния.

Слайд 18

Энергия молекулы
2. Ангармонические колебательные переходы.
Потенциальная энергия U(R)
молекулы в

зависимости
от межатомного расстояния R
R0 – равновесное расстояние
D – энергия диссоциации
1, 2, 3… энергетические
колебательные уровни.

Непрерывный спектр, инфинитное движение

Слайд 19

ЭЛЕКТРОННО-КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ СПЕКТРЫ.

Слайд 20

Электронно – колебательные спектры
При изменении электронной конфигурации (состояния электронной оболочки) меняются:
1.

вибрационные частоты не равны ω′ ≠ ω″ частота перехода в возбужденном состоянии не равна частоте перехода в основном [невозбужденном]состоянии)
2. ротационная постоянная возбужденного состояния отличается от ротационной константы основного состояния B′ ≠ B″
3. не работает правило отбора для осциллятора Δn = ± 1

Слайд 21

Энергия молекулы
2. Ангармонические колебательные переходы.
Потенциальная энергия U(R)
в основном и

возбужденном состоянии
1, 2, 3… энергетические
колебательные уровни.

Непрерывный спектр, инфинитное движение

Слайд 22

Электронно – колебательные спектры
Уточненные правила
отбора для
вращательного
квантового числа

Слайд 23

Электронно- колебательные спектры
Классификация линий по вращательному квантовому числу при одинаковости электронных

и колебательных переходов.
Электронно – колебательная полоса
состоит из 3-х ветвей
1. R
2. Q
3. P

Слайд 24

Электронно- колебательные спектры

Слайд 25

Электронно- колебательные спектры
Основной вклад в частоту перехода от
изменения энергии электронной

оболочки

Электронно – колебательные полосы лежат
в оптической и ближней ультрафиолетовой
области спектра.
Для всех линий частота пропорциональна
квадрату вращательного квантового числа J.
Плотность спектральных линий нарастает при малых J

Слайд 26

Электронно- колебательные спектры
Плотность спектральных линий вблизи вершины параболы велика, не позволяет

различить отдельные линии. Сгущение образует «кант» полосы.

Электронные
уровни

Колебательные
уровни

Вращательные
уровни

Слайд 27

Электронно- колебательные спектры

Слайд 28

КОМБИНАЦИОННОЕ РАССЕЯНИЕ.

Слайд 29

Комбинационное рассеяние
В спектре рассеянного потока пучка имеются «спутники» основной частоты «красный»,

«фиолетовый»

Явление неупругого рассеяния с изменением частоты. Сдвиг частоты составляет равные интервалы относительно основной

Слайд 30

Комбинационное рассеяние
В спектре рассеянного потока пучка имеются
«спутники» основной частоты «красный»,

«фиолетовый»

Слайд 31

Комбинационное рассеяние
En , Em – энергии молекулярных уровней.
ħω0 - энергия падающего

кванта света

Падающий квант ħω0 вызывает
1.возбуждение молекулы с уровня En < Em
2. Высвечивание молекулы с уровня Em > En

Слайд 32

Комбинационное рассеяние
En , Em – энергии молекулярных уровней.
ħω0 - энергия падающего

кванта света

ω0 - в оптическом диапазоне.
Интенсивности линий комбинационного рассеяния существенно меньше интенсивности основной.
«Фиолетовый» спутник имеет интенсивность пропорциональную:

Слайд 33

Квантовая и ядерная физика. Раздел Молекулярные спектры

Содержание

ЛЕКЦИЯ 22. МОЛЕКУЛЯРНЫЕ СПЕКТРЫ.А.И. Валишев

ЭНЕРГИЯ МОЛЕКУЛЫ.

Энергия молекулы Вклады в энергию молекулы: 1. энергия электронной оболочки Ee(R) 2. энергия

Энергия молекулы Частота перехода 1. ΔEe /ħ - определяет область спектра

Энергия молекулы 3. Вращательная энергия молекулы с учетом изменения взаимного расстояния

Энергия молекулы Оценки энергий, иерархия энергий. 2. Оценка энергии колебаний ядер Eν

Энергия молекулы Изменение энергии колебаний ядер ΔEν того же порядка, что

Энергия молекулы Изменение вращательной энергии ΔEr по порядку величины совпадает c

Энергия молекулы Изменение вращательной энергии ΔEr по порядку величины совпадает c

Энергия молекулы Отношения изменений энергии: электронной оболочки / энергии колебаний /

Энергия молекулы Оценка частот вращательных переходов ΔEr = ħωrДипольный переход (ротационный)

Энергия молекулы Оценка частот вращательных переходов ΔEr = ħωrЧастоты вращательных переходов

Энергия молекулы Частоты вращательных переходов в далекой инфракрасной области спектра. Вращательные

Энергия молекулы Колебательно - вращательные переходы.Добавляется энергия колебаний ядер к вращательным

Энергия молекулы 2. Колебательно - вращательные переходы.3. Вращательные переходы.Колебательно- вращательныепереходыВращательнаяполоса2. Колебательно

Энергия молекулы 2. Ангармонические колебательные переходы. А. Возникают «обертоны» малой интенсивности

Энергия молекулы 2. Ангармонические колебательные переходы. Потенциальная энергия U(R) молекулы в

ЭЛЕКТРОННО-КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ СПЕКТРЫ.

Электронно – колебательные спектрыПри изменении электронной конфигурации (состояния электронной оболочки) меняются: 1.

Энергия молекулы 2. Ангармонические колебательные переходы. Потенциальная энергия U(R)в основном и

Электронно – колебательные спектрыУточненные правилаотбора для вращательногоквантового числа

Электронно- колебательные спектрыКлассификация линий по вращательному квантовому числу при одинаковости электронных

Электронно- колебательные спектры

Электронно- колебательные спектрыОсновной вклад в частоту перехода от изменения энергии электронной

Электронно- колебательные спектрыПлотность спектральных линий вблизи вершины параболы велика, не позволяет

Электронно- колебательные спектры

КОМБИНАЦИОННОЕ РАССЕЯНИЕ.

Комбинационное рассеяниеВ спектре рассеянного потока пучка имеются «спутники» основной частоты «красный»,

Комбинационное рассеяниеВ спектре рассеянного потока пучка имеются «спутники» основной частоты «красный»,

Комбинационное рассеяниеEn , Em – энергии молекулярных уровней.ħω0 - энергия падающего

Комбинационное рассеяниеEn , Em – энергии молекулярных уровней.ħω0 - энергия падающего

Интернет ресурс http//:edu.ci.nsu.ruКурс лекцийЗадачник

Похожие презентации

ЛЕКЦИЯ 22. МОЛЕКУЛЯРНЫЕ СПЕКТРЫ.
А.И. Валишев

Энергия молекулы
Вклады в энергию молекулы:
1. энергия электронной оболочки Ee(R)
2. энергия

Энергия молекулы
Частота перехода
1. ΔEe /ħ - определяет область спектра

Энергия молекулы
3. Вращательная энергия молекулы с учетом изменения взаимного расстояния

Энергия молекулы
Оценки энергий, иерархия энергий.
2. Оценка энергии колебаний ядер Eν

Энергия молекулы
Изменение энергии колебаний ядер ΔEν того же порядка, что

Энергия молекулы
Изменение вращательной энергии ΔEr по порядку величины совпадает c

Энергия молекулы
Изменение вращательной энергии ΔEr по порядку величины совпадает c

Энергия молекулы
Отношения изменений энергии: электронной оболочки / энергии колебаний /

Энергия молекулы
Оценка частот вращательных переходов
ΔEr = ħωr
Дипольный переход (ротационный)

Энергия молекулы
Оценка частот вращательных переходов
ΔEr = ħωr
Частоты вращательных переходов

Энергия молекулы
Частоты вращательных переходов в далекой инфракрасной области спектра. Вращательные

Энергия молекулы
Колебательно - вращательные переходы.
Добавляется энергия колебаний ядер к вращательным

Энергия молекулы
2. Колебательно - вращательные переходы.
3. Вращательные переходы.
Колебательно- вращательные
переходы
Вращательная
полоса
2. Колебательно

Энергия молекулы
2. Ангармонические колебательные переходы.
А. Возникают «обертоны» малой интенсивности

Энергия молекулы
2. Ангармонические колебательные переходы.
Потенциальная энергия U(R)
молекулы в

Электронно – колебательные спектры
При изменении электронной конфигурации (состояния электронной оболочки) меняются:
1.

Энергия молекулы
2. Ангармонические колебательные переходы.
Потенциальная энергия U(R)
в основном и

Электронно – колебательные спектры
Уточненные правила
отбора для
вращательного
квантового числа

Электронно- колебательные спектры
Классификация линий по вращательному квантовому числу при одинаковости электронных

Электронно- колебательные спектры
Основной вклад в частоту перехода от
изменения энергии электронной

Электронно- колебательные спектры
Плотность спектральных линий вблизи вершины параболы велика, не позволяет

Комбинационное рассеяние
В спектре рассеянного потока пучка имеются «спутники» основной частоты «красный»,

Комбинационное рассеяние
В спектре рассеянного потока пучка имеются
«спутники» основной частоты «красный»,

Комбинационное рассеяние
En , Em – энергии молекулярных уровней.
ħω0 - энергия падающего

Комбинационное рассеяние
En , Em – энергии молекулярных уровней.
ħω0 - энергия падающего

Интернет ресурс

http//:edu.ci.nsu.ru
Курс лекций
Задачник