3. Контрольні питання

1. У чому полягає суть адіабатичного наближення? Що дає його використання?

2. Які типи руху характерні для молекул? Як співвідносяться їх енергії?

3. Чим характерний енергетичний спектр молекул? Чим він відрізняється від енергетичного спектра атомів?

4. У чому полягає відмінність енергетичних спектрів двоатомних і багатоатомних молекул?

5. Як пов’язані енергетичний і оптичний спектри молекул?

6. Назвіть характерні ознаки оптичного спектра молекул. У чому полягає відмінність енергетичних спектрів двоатомних і багатоатомних молекул?

7. У чому полягає явище ангармонізму коливного руху ядер молекули? Що визначає константа ангармонізму?

8. Як визначається енергія коливного руху молекули?

9. Чим визначається відстань між сусідніми спектральними лініями коливного спектра молекули? Чи є вона однаковою для будь-яких сусідніх ліній?

10. Як визначається енергія обертального руху молекули?

11. Чим визначається відстань між сусідніми спектральними лініями обертального спектра молекули? Чи є вона однаковою для будь-яких сусідніх ліній?

12. Як можна визначити константу ангармонізму двоатомної молекули?

13. Що називається енергією дисоціації молекули? Як можна встановити її величину?

14. Чи однаковою є енергія дисоціації молекули в основному і збудженому стані? Обґрунтуйте відповідь.

15. Як пов’язані між собою параметри функції Морзе? Яким чином можна їх визначити?

16. Назвіть можливі області практичного застосування результатів дослідження електронних спектрів молекул.

17. Назвіть можливі області практичного застосування результатів дослідження коливних спектрів молекул.

18. Назвіть можливі області практичного застосування результатів дослідження коливних спектрів молекул.

4. Рекомендована література

[1] c. 349 - 365.

Лабораторна робота № 5 Спектроскопія комбінаційного розсіювання світла

Мета роботи: вивчення комбінаційного розсіяння світла (КРС), визначення власних частот коливань молекули ССl₄, розрахунок відношення інтенсивностей антистоксовських компонент до інтенсивностей стоксовських та визначення цього відношення дослідним шляхом.

Обладнання та матеріали: спектрограф ІСП-51, установка для отримання спектрів КРС, генератор дугового розряду, штатив із залізними електродами, вимірювальний мікроскоп ІЗА-2, мікрофотометр МФ-2, трансформатор, блок живлення на 12 В, фотоплівка, набір хімреактивів.

Завдання:

1. Теоретична частина.

Опрацювати та коротко законспектувати основні положення теорії комбінаційного розсіювання світла.

2. Експериментальна частина.

2.1. Ознайомитись з вимірювальною установкою та методикою вимірювань.

2.2. Експериментально одержати спектрограму КРС на молекулах CCl₄.

2.3. Визначити довжини хвиль ліній комбінаційноо розсіяння.

2.4. Визначити відношення відношення інтенсивностей антистоксовських компонент до інтенсивностей стоксовських дослідним шляхом и методом розрахунку.

2.5 Проаналізувати отримані результати та сформулювати висновки.

1. Теоретична частина

1.1. Явище комбінаційного розсіювання світла

При проходженні світла через речовину спостерігається його розсіювання на неоднорідностях середовища. Воно проявляється тим сильніше, чим ближче розмір неоднорідності до довжини хвилі світла. Одним з видів неоднорідностей у чистій речовині можуть бути флуктуації густини, що виникає внаслідок теплового руху молекул. Розсіювання, що спостерігається на флуктуаціях густини, називається молекулярним або релеївським. Характерна особливість молекулярного розсіювання полягає у тому, що воно відбувається без зміни частоти розсіяного світла, а розсіяні промені у цьому випадку виявляються когерентними.

Існує й інший вид розсіювання, при якому частота світла змінюється: у спектрі розсіяного світла поряд із лінією, що відповідає падаючого світла, спостерігаються додаткові лінії, з частотами, яких не було у падаючому світлі. Це явище, вперше спостережуване у 1928 р. радянськими вченими Ландсберґом і Мандельштамом при дослідженні розсіювання світла у кристалах кварцу, було назване ними комбінаційним розсіюванням світла (КРС). Того ж року індійські вчені Раман і Крішнан спостерігали це явище у дослідах по розсіюванню світла у рідинах. У західній науковій літературі явище КРС відоме під назвою ефект Рамана.

Найважливішою особливістю КРС є те, що кількість зміщених ліній (їх було названо комбінаційними) та їх положення характеризують структуру речовини. Виявляється, що різниці між частотою збуджуючої хвилі і частотами ліній КРС дорівнюють частотам ліній коливного спектра речовини, у якій відбувається розсіювання.