48221_p10

Приоритетный национальный проект «Образование»
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий,
механики и оптики
Кафедра Компьютерной фотоники
ПРЕЗЕНТАЦИЯ № 10
по дисциплине
ЕН.Ф.06 - ОСНОВЫ ОПТИКИ
Доцент, к.т.н. - Е.В. Жукова
1
Лекция № 8
МОДУЛЬ 4
МОЛЕКУЛЯРНАЯ И НЕЛИНЕЙНАЯ
ОПТИКА
ТЕМА 4.4
СПЕКТРЫ АТОМОВ И МОЛЕКУЛ
ТЕМА ПРЕЗЕНТАЦИИ:
Спектры молекул
2
Рис. 1. Шкала электромагнитных волн
3
Рис. 2. Соотношение между спектральными
областями и ядерными, электронными и
молекулярными переходами
4
ВРАЩАТЕЛЬНЫЙ СПЕКТР МОЛЕКУЛЫ
а)
Рис. 3. Модель
двухатомного жеского
ротатора: m1 и m2 массы атомов, r0межатомное
расстояние, r1 и r2 расстояния до центра
тяжести молекулы
б)
Рис. 4. Разрешенные уровни
вращательной энергии жесткой
двухатомной молекулы (а),
разрешенные переходы между
уровнями и соответствующий им
спектр (б)
5
Населеннойть вращательных уровней двухатомной молекулы
Рис. 5. Больцмановское
распределение населеннойсти
вращательных уровней при
Т=300 К для двух значений
вращательной постоянной В
Рис. 6. Истинные
относительные (с учетом
вырождения) населенности
вращательных уровней при
Т=300 К для двух значений
вращательной постоянной В 6
Рис. 7. Влияние изотопного
замещения на структуру
энергетических уровней и
вращательный спектр
молекулы СО
Рис. 8. Изменение
положения вращательных
уровней энергии и
вращательного спектра при
переходе к модели упругой
7
двухатомной молекулы
КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ СПЕКТР МОЛЕКУЛЫ
Рис. 9. Энергия
колебательного движения
молекулы,
подчиняющаяся закону
Гука
Рис. 10. Энергия
колебательного движения
молекулы, подчиняющаяся
гармоническому закону и
спектр молекулы
8
Рис. 11. Кривая Морзе:
ангармоническое
колебательное движение
молекулы
Рис. 12. Разрешенные
уровни колебательной
энергии и некоторые
переходы между ними 9
КОЛЕБАТЕЛЬНО-ВРАЩАТЕЛЬНЫЕ ПЕРЕХОДЫ
В МОЛЕКУЛАХ
Рис. 13. Вращательные
энергетические уровни
для двух колебательных
состояний двухатомной
молекулы
Рис. 14. Колебательновращательные переходы и спектр
двухатомной молекулы
10
Рис. 15. Колебательно-вращательный спектр поглощения
молекулы СО
Рис. 16. Колебательно-вращательный спектр поглощения
11
многоатомной молекулы HСN
Рис. 17. Переходы между
вращательными уровнями двух
колебательных состояний и
соответствующий спектр
Рис. 18. Контур PQRполосы поглощения,
регистрируемый при
недостаточном
разрешении
спектрального прибора
12
ЭЛЕКТРОННЫЙ СПЕКТР МОЛЕКУЛЫ
Рис. 19. Образование
разрыхляющей 1s* (а) и
связывающей 1s (б)
орбиталей из двух
атомных 1s- орбиталей
Рис. 20. Зависимость энергии связывающей 1sg и
разрыхляющей 1s*u орбиталей от межъядерного
расстояния
13
Рис. 21. Образование
разрыхляющей 2p*u (а)
и связывающей 2pg (б)
орбиталей из двух
атомных 2pz - орбиталей
Рис. 22. Образование
разрыхляющей 2p*g и
связывающей 2pu
орбиталей из двух
атомных 2py - орбиталей
14
Рис. 23. Диаграмма энергетических уровней
молекулярных орбиталей: а) - для молекул отличных от
молекулы водорода; б) - для молекулы водорода
15
Рис. 24. Синглетные и триплетные уровни энергии
молекулы водорода. Переход совершает только один
электрон, а другой остается в 1s -состоянии
16
Рис. 25. Классификация видов оптической спектроскопии 17
Рис. 26. Пример спектров оптической плотности
биологических объектов
18
Рис. 27. Сравнение спектров поглощения флуоресценции
и фосфоресценции сложной молекулы - хлорофилла
19
Рис. 28. Спектрофотометр известной фирмы Perkinelmer
для проведения ислледований биоматериалов в
ультрафиолетовом и видимом диапазоне спектра
www.perkinelmer.com
20
ПРИМЕРЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ СПЕКТРОВ
Рис. 29. Спектр пропускания ванилина, растворенного в
четыреххлористом углероде
21
Рис. 30. Спектр поглощения жидкого кислорода. На
рисунке обозначены электронные состояния
22
Список использованной литературы:
1. Бенуэлл, К. Основы молекулярной спектроскопии: Пер.с англ.- М.:Мир, 1985. - 384 с.
Использованы электронные ресурсы:
www.perkinelmer.com
www.4science.net
www.rsbs.anu.edu.au
23