Тема 01 - Введение в спектроскопию (1114272), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Проскурнин – Химфак МГУ. Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2014. Лекции 1-2 – Введение вспектральные методы анализа http://spectran.blogspot.ru63Ширина спектральной линииПереходы между уровнями в атоме описываютсяодним значением энергии только в первомприближенииНельзя забывать про принцип неопределенностиГейзенберга E t  ħ = h/2Из него следует, чтоEбесконечно узкими (E  0)будут линии с t  , а дляE существующих линий = E /h = 105 нмЕстественное уширение линии23.03.2014М.А.

Проскурнин – Химфак МГУ. Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2014. Лекции 1-2 – Введение вспектральные методы анализа http://spectran.blogspot.ru64Ширина спектральной линииНаличие ненулевой ширины спектральных линий– одно из ключевых доказательств правильностиквантовой теорииОднако практика показывает, чтоШиринылинийсущественнобольше23.03.2014Линии имеютопределенныйпрофильДругиеэффектыуширенияМ.А.

Проскурнин – Химфак МГУ. Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2014. Лекции 1-2 – Введение вспектральные методы анализа http://spectran.blogspot.ru65Ширина спектральной линииПервый фактор, приводящий к уширениюспектральных линий:Время жизни, а следовательно, поГейзенбергу, и ширина линии, зависит отвремени между соударением частиц друг сдругом – образуется «ударный» контурлинии, описываемый уравнением Лорентца.Обычно, лорентцевская полуширина 10-3 нм23.03.2014М.А. Проскурнин – Химфак МГУ.

Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2014. Лекции 1-2 – Введение вспектральные методы анализа http://spectran.blogspot.ru66Ширина спектральной линииВторой фактор, приводящий к уширениюспектральных линий:Эффект Доплера – частота поглощенного илиизлученного света зависит от скорости частицы.В случае теплового равновесия, атомы илимолекулы распределены по скоростям согласнозакону Максвелла-Больцмана,  аналогичнораспределяется интенсивность в пределахлинии.Обычно, доплеровская полуширина – 102 нм23.03.2014М.А. Проскурнин – Химфак МГУ. Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2014. Лекции 1-2 – Введение вспектральные методы анализа http://spectran.blogspot.ru67Эффект Доплера в астрономииВ спектроскопии – аналогично, просто вместонаблюдателя с Земли – прибор, а вместокосмических – микрообъекты23.03.2014М.А.

Проскурнин – Химфак МГУ. Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2014. Лекции 1-2 – Введение вспектральные методы анализа http://spectran.blogspot.ru68Ширина спектральной линииСуммарно работают оба фактора. Но впределе:1. Давление мало (нет соударений),температура велика (высокие скорости)– чисто доплеровский контур2.

Давление велико (частые соударения),температура мала (низкие скорости)– чисто ударный контур23.03.2014М.А. Проскурнин – Химфак МГУ. Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2014. Лекции 1-2 – Введение вспектральные методы анализа http://spectran.blogspot.ru69Ширина спектральной линииН.У.Ширина ударного контура 0.004 нмШирина доплеровского контура 0.02 нм100 атм., -800СКлючевой момент в атомно-абсорбционнойспектроскопии, лекция 470по спектроскопии,2 курс, 2014.-0.025 нм М.А. Проскурнин – Химфак МГУ. Лекции+0.025нм -0.025нм Лекции 1-2 – Введение в +0.025 нм23.03.2014спектральные методы анализа http://spectran.blogspot.ru23.03.2014М.А.

Проскурнин – Химфак МГУ. Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2014. Лекции 1-2 – Введение вспектральные методы анализа http://spectran.blogspot.ru71Модель атома Бора-РезерфордаУпрощенная модельэлектронных уровнейдля простой молекулы23.03.2014М.А. Проскурнин – Химфак МГУ. Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2014. Лекции 1-2 – Введение вспектральные методы анализа http://spectran.blogspot.ru72Колебания молекулВ отличие от атомов, молекулы могут колебаться вдольсвязей и по углам связей (ИК) и вращаться (СВЧ) впространствеМолекулярные спектрыКроме электронныхуровней в молекулахv2v1существуютвращательные (rotational) и Е2колебательные (vibrational)v3Каждому электронномуv2v1соответствует несколькоЕ1колебательных, каждомуколебательному – несколько вращательныхСпектры будут электронно-колебательновращательные (vibronic, в русской терминологии«электронные» для простоты)23.03.2014М.А.

Проскурнин – Химфак МГУ. Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2014. Лекции 1-2 – Введение вспектральные методы анализа http://spectran.blogspot.ru74Электронно-колебательные уровни(поглощения)атомы23.03.2014простые молекулы сложные молекулыМ.А. Проскурнин – Химфак МГУ. Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2014. Лекции 1-2 – Введение вспектральные методы анализа http://spectran.blogspot.ru75Полосатые спектрыПодобный вид полос (bands)характерен для жидких веществ ирастворов, где размываниесоседних уровней приводит котсутствию колебательной ивращательной структурПолоса характеризуется1. Коэффициентом поглощения (испускания) вмаксимуме2. Частотой или длиной волны,соответствующей этому максимуму3. Полушириной и асимметрией23.03.2014М.А.

Проскурнин – Химфак МГУ. Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2014. Лекции 1-2 – Введение вспектральные методы анализа http://spectran.blogspot.ru76Молекулярные полосатые спектры23.03.2014М.А. Проскурнин – Химфак МГУ. Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2014. Лекции 1-2 – Введение вспектральные методы анализа http://spectran.blogspot.ru77Молекулярные полосатые спектрыШирокие полосы молекулярных спектровчаще всего не имеют характеристическихпараметров, т.е.

качественный анализ безкаких-либо химических стадий затруднен23.03.2014М.А. Проскурнин – Химфак МГУ. Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2014. Лекции 1-2 – Введение вспектральные методы анализа http://spectran.blogspot.ru78Глаз – оптический спектрометрЧасто легко сопоставить, что может глаз/мозг ичто не может, с аналогичными возможностямиприборов23.03.2014М.А.

Проскурнин – Химфак МГУ. Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2014. Лекции 1-2 – Введение вспектральные методы анализа http://spectran.blogspot.ru79Методы спектроскопииРентгеновская(атомная)Флуоресцентная/ЭмиссионнаяОптическаяКолебательная(молекулярная)Абсорбционная• Атомная• МолекулярнаяАбсорбционнаяЛюминесцентнаяРассеяния• Атомная• МолекулярнаяРассеянияЭмиссионная• АтомнаяАбсорбционнаяЭмиссионнаяРассеяния23.03.2014М.А. Проскурнин – Химфак МГУ. Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2014. Лекции 1-2 – Введение вспектральные методы анализа http://spectran.blogspot.ru80ОптическаяАбсорбционная• Атомная• Молекулярная23.03.2014М.А. Проскурнин – Химфак МГУ.

Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2014. Лекции 1-2 – Введение вспектральные методы анализа http://spectran.blogspot.ru82Вторичное:люминесцентноеизлучение,во всех направленияхСвязьсигналовПадающее излучение0Прошедшее излучениеПоглощенноеизлучениеВторичное:рассеянноеизлучение,во всех направлениях83электронно-колебательновращательные спектрыДиаграмма Каши для абсорбционнойспектроскопииэлектронные спектрыE2E2E1E1E0E0молекулывремя10-14 – 10-15 с(для исследованиядеталейпоглощенияиспользуютфемтосекунднуюспектроскопию)атомы и атомные ионыПоглощение света объектомПадающее излучение0Прошедшее излучениеll—I0I——Длина оптического пути (слоя)(optical path length)Интенсивность падающего светаИнтенсивность прошедшего света86Основной закон светопоглощения23.03.2014М.А.

Проскурнин – Химфак МГУ. Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2014. Лекции 1-2 – Введение вспектральные методы анализа http://spectran.blogspot.ru87Закон Бугера-Ламберта-БераПьер Буг р (Bouguer)(1698–1758)23.03.2014Стал профессором гидрографиив 15 лет, академиком в 33 годаВ 1746 году создал первый вмире учебник по теориикораблестроения1729 год. Экспериментальнодоказал «принцип градациисвета» и сформулировалосновные положенияфотометрииПримерно в то же времяпредложил первый фотометрМ.А. Проскурнин – Химфак МГУ.

Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2014. Лекции 1-2 – Введение вспектральные методы анализа http://spectran.blogspot.ru88Закон Бугера-Ламберта-БераИоганн Генрих Л мберт(Lambert) (1728–1777)23.03.2014Один из крупнейших математиковXVIII векаДоказал иррациональность числаВпервые разделил понятия«теплота» и «температура»1760 год. Теоретически доказалзакон Бугера и установилосновные понятия фотометрии(сила света, яркость иосвещенность) и рядфотометрическихзакономерностейМ.А. Проскурнин – Химфак МГУ.

Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2014. Лекции 1-2 – Введение вспектральные методы анализа http://spectran.blogspot.ru89Поглощение фотонов согласно теории мишенейSII – dIdlЧастица-мишеньS — Площадь сечения пучкаdl — Длина элементарного оптического пути (слоя), на которомпроисходит 1 или 0 актов поглощения и, таким образом, потеряинтенсивности dI — площадь поперечного сечения поглощения мишени23.03.2014М.А. Проскурнин – Химфак МГУ. Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2014. Лекции 1-2 – Введение вспектральные методы анализа http://spectran.blogspot.ru90Найдем связь между I, I0 и lI0сdIIОбъектSdlс — Число частиц в единице объема (концентрация)dl — Длина элементарного оптического пути (слоя),на котором происходит 1 или 0 актов поглощения и,таким образом, потеря интенсивности dIS — ПлощадьпучкаМ.А.

Проскурнин –сеченияХимфак МГУ. Лекциипо спектроскопии, 2 курс, 2014. Лекции 1-2 – Введение в23.03.2014спектральные методы анализа http://spectran.blogspot.ru91Поглощение фотонов согласно теории мишенейSII – dIdlc Sdl — число частиц (мишеней) в объеме Sdl — площадь поперечного сечения поглощения мишени c Sdl — сумма поперечных сечений мишеней c Sdl /S — доля поглощенного света = –dI/I23.03.2014М.А.

Характеристики

Список файлов лекций