Wykład - temperatura rotacyjna

Nasza ocena:

3
Pobrań: 210
Wyświetleń: 1708
Komentarze: 0
Notatek.pl

Pobierz ten dokument za darmo

Podgląd dokumentu
Wykład - temperatura rotacyjna - strona 1 Wykład - temperatura rotacyjna - strona 2

Fragment notatki:

SPEKTROSKOPIA ATOMOWA I MOLEKULARNA
(Wyznaczenie temperatury rotacyjnej w plazmie)
1. CEL ĆWICZENIA
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z widmem emisyjnym (rotacyjno-oscylacyjnym) cząsteczek dwuatomowych na przykładzie N2+ (B-X), OH (A-X), NO (A-X), itd. oraz wyznaczenie temperatury rotacyjnej (gazu) w plazmie metodą porównawczą z użyciem wysymulowanych widm emisyjnych cząsteczek dwuatomowych. Metoda ta polega na symulacji widm emisyjnych cząsteczek dwuatomowych dla zadanych wartości temperatur rotacyjnych i porównaniu ich z widmem plazmy.
2. CHARAKTERYSTYKA WIDMA MOLEKULARNEGO
Całkowitą energię wewnętrzną cząsteczki dwuatomowej można wyrazić jako sumę jej energii elektronowej, oscylacyjnej i rotacyjnej:
E = Eel + Eosc + Erot (1) przy czym wszystkie trzy rodzaje energii są kwantowane. Przejście elektronowe zachodzące w cząsteczce przeprowadza jednocześnie cząsteczkę z poziomu oscylacyjnego i rotacyjnego w stanie początkowym do poziomu oscylacyjnego i rotacyjnego w stanie końcowym. Całkowitą zmianę energii cząsteczki wywołaną na przykład emisją kwantu energii o częstotliwości ν (cm-1) można zatem zapisać w postaci:
ΔE = hν = ΔEel + ΔEosc + ΔErot (2)
lub, posługując się termami (E/hc) zamiast energią, podać wyrażenie na częstotliwość linii widmowej związanej z takim przejściem elektronowo-oscylacyjno-rotacyjnym, jako:
ν = Te' + G(v') + F(J') - [ Te" + G(v") + F(J")] (3)
lub: ν = νe +νv +νr(4)
gdzie:
Te - term stanu elektronowego, G(v) - term oscylacyjny, F(J) - term rotacyjny, v - kwantowa liczba oscylacyjna, J - kwantowa liczba rotacyjna, znaki prim (`) i bis (”) odnoszą się odpowiednio do stanu wyższego i niższego. νe - liczba falowa przejścia elektronowego w cm-1 , νv - liczba falowa przejścia oscylacyjnego w cm-1, νr - liczba falowa przejścia rotacyjnego w cm-1.
Struktura oscylacyjno-rotacyjna przejścia elektronowego
Poziomy energii oscylacyjnej dla danego stanu elektronowego opisać można równaniem:
G(v) = ωe(v +1/2) - ωexe(v + 1/2)2 - ωeye(v+1/2)2 + ... (5)
gdzie: ωe - częstość oscylacji, w cm-1, xe , ye - stałe nieharmoniczne.
Intensywność emisji (Iv'v”) pasma molekularnego można zapisać w postaci:
(6)
gdzie: νv'v” - jest częstotliwość przejścia, ni'v' - liczba cząstek w wyższym stanie elektronowo - oscylacyjnym, Rei'i” - elektronowy moment przejścia, qv'v” - współczynnik Francka - Condona (określany jako całka przenikania dwóch funkcji falowych z których pierwsza opisuje oscylacje w wyższym stanie elektronowym, a druga w niższym), C - stała zależna od jednostek i geometrii pomiaru.

(…)

… oscylacyjnych, przy czym każde z pasm składa się z dużej liczby linii rotacyjnych, widocznych przy dostatecznie dużej zdolności rozdzielczej aparatury spektralnej. Reguły wyboru dopuszczają grupy przejść dla których ΔJ =-1 (gałąź P), ΔJ =1 (gałąź R) oraz ΔJ =0 (gałąź Q). Linie rotacyjne pasma zwykle zbiegają się tworząc tzw. głowice pasm. Wynikające z mechaniki kwantowej reguły wyboru dla liczby kwantowej oscylacji v, są następujące: Δv =v'-v”= 0, ±1, ±2, ...
Pasma powstałe w wyniku przejść z poziomów oscylacyjnych stanu wyższego o kolejnych liczbach kwantowych v'=0, 1, 2, ... do poziomu oscylacyjnego (stanu niższego) o kwantowej liczbie v”=const. (np.0-0, 1-0, 2-0 itp) tworzą tzw. progresje v'. Kolejne pasma progresji - v' rozciągają się w kierunku fal krótszych.
Progresje v” powstają przy przejściu…
… z monochromatorem widma emisyjne następujących cząsteczek:
widmo emisyjne cząsteczki N2+ (0-0) w pierwszym, drugim i trzecim rzędzie dla zakresu, którego położenie głowicy pasma przypada na długość fali 391.4 nm (zakres od 380 do 392 nm), co zgodnie z równaniem siatki dyfrakcyjnej np. dla 3 rzędy nλ=dsinα odpowiada długości fali 3x391,4=1174,1 nm (położenie głowicy)
widma emisyjne cząsteczki OH w pierwszym, drugim…
... zobacz całą notatkę

Komentarze użytkowników (0)

Zaloguj się, aby dodać komentarz