- •Лабораторная работа юстировка и градуировка спектрофотометра
- •Задание
- •Порядок выполнения работы а. Регулировка источников излучения
- •Изучить оптическую схему, устройство и принцип работы спектрофотометра сф-26.
- •С. Градуировка спектрофотометра по проценту пропускания
- •Литература
- •Задание
- •Изучить следующие вопросы
- •Теоретическое введение
- •В колебательно-вращательном ик-спектре поглощение паров dBr естественного изотопного состава получены при большом разрешении следующие линии вращательной структуры (см-1)
- •Литература
- •Задание
- •Электронных полос поглощения
- •Теоретическое введение
- •Порядок выполнения работы
- •Теоретическое введение
- •Порядок выполнения работы
С. Градуировка спектрофотометра по проценту пропускания
Градуировка спектрофотометра по проценту пропускания производится с помощью стандартных нейтральных светофильтров, для которых значения коэффициента пропускания на различных длинах волн указаны в паспорте.
Измерить 5 – 7 раз значение коэффициента пропускания для заданного светофильтра на каждой из указанных в паспорте длин волн и занести результаты измерений в таблицу.
Повторить пункт 1 для всех стандартных светофильтров.
Вычислить средние значения коэффициента пропускания и, сравнив их с паспортными данными, определить абсолютную и относительную погрешность коэффициента пропускания на различных длинах волн. Сделать выводы.
Литература
В.В.Лебедева. Техника оптической спектроскопии. М. 1977.
И.М. Нагибина, Ю.К. Михайловский. Фотографические и фотоэлектрические спектральные приборы и техника эмиссионной спектроскопии. Л., 1981.
А.Н. Зайдель и др. Техника и практика спектроскопии. М., 1976.
В.И. Малышев. Введение в экспериментальную спектроскопию. М., 1979.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
КОЛЕБАТЕЛЬНО-ВРАЩАТЕЛЬНЫЕ СПЕКТРЫ ДВУХАТОМНЫХ МОЛЕКУЛ
Цель работы: Изучить закономерности колебательно-вращательных спектров двухатомных молекул, рассчитать значения вращательных констант молекулы на основе ее экспериментального колебательно-вращательного спектра
Задание
Изучить следующие вопросы
Классификация колебаний многоатомных молекул
Вращение двухатомных молекул, вращательные спектры
Способы описания вращения многоатомных молекул
Вращательная структура колебательных полос двухатомных молекул
Решить задачу.
Теоретическое введение
Молекулы в основном и возбужденном колебательном состояниях распределены по ряду вращательных состояний. При переходе молекулы из одного колебательного состояния в другое одновременно происходит изменение их вращательных состоянии. Поэтому при рассмотрении колебательных переходов необходимо учитывать вращательные состояния. Терм колебательно-вращательного состояния в адиабатическом приближении является суммой термов колебательного и вращательного состояний. В общем случае колебательно-вращательный терм без учета центробежного растяжения имеет вид:
На рисунке 1 приведена система вращательных уровней для двух колебательных состояний и . Переходы между уровнями с различными значениями и J дают колебательно-вращательные спектры, для которых правила отбора имеют вид:
по колебательному квантовому числу:
= ±1, ±2, ±3 ...
по вращательному квантовому числу:
ΔJ =-2, -1, 0, +1, +2
Совокупность переходов, которым соответствуют правила отбора сonst, сonst, образуют ветвь колебательно-вращательной полосы. Приняты следующие буквенные обозначения ветвей:
ΔJ =-2 (О), -1 (P), 0 (Q), +1 (R), +2 (S),
Причем, O,Q,S –ветви проявляются в спектрах комбинационного рассеяния (КР спектрах), а P - и R – ветви активны в инфракрасных спектрах поглощения (ИК спектрах).
Рассмотрим структуру колебательно-вращательной полосы ИК поглощения (смотри рисунок). В спектре наблюдается две ветви: R – ветвь ( ) , и P – ветвь ( ), между линиями P и R – ветвей находится так называемый нулевой промежуток, характеризующийся частотой ν0 , которая соответствует чисто колебательному переходу
,
запрещенному правилами отбора, т. к. для него ΔJ = 0. Отсчет P-линий начинается с , а R-линий – с . Ветвь R всегда расположена со стороны больших частот от .
Волновые числа линий R- ветви, для которой , можно представить уравнением
где вращательное квантовое число принимает значения 0,1,2,3.
Соответственно для P – ветви, для которой , волновые числа
можно выразить следующим образом:
где принимает значения 0,1,2,3,…..
Величина в случае колебательно-вращательных всегда имеет отрицательное значение, так как . Поэтому с ростом значения J линии вращательной структуры в R-ветви постепенно сходятся, а в P-ветви - расходятся. Разность ( ) мала, поэтому для малых J в ряде случаев можно пренебречь взаимодействий колебаний с вращением, приняв . Тогда
В этом приближении расстояние между двумя соседними линиями вращательной структуры равна 2В, как и в чисто вращательных спектрах.
Для определения вращательных постоянных и из колебательно-вращательных спектров используется так называемые комбинационные разности Δ2F(J), которые представляют собой разность между термами двух вращательных состояний, расположенных через один вращательный уровень.
Легко показать, что уравнения
и
связаны с вращательными постоянными и следующим образом:
Если для ряда значений …J вычислить или то можно графически или методом наименьших квадратов определить или с достаточно высокой точностью.
Задача 1.
В колебательно-вращательном ИК-спектре поглощение паров получен с большим разрешением ряд линий вращательной структуры, волновые числа которых приведены в таблице (в см-1)
-
3108,73
3146,09
3171,63
3193,20
16,69
52,85
77,39
97,96
24,40
65,52
82,91
3202,48
31,87
88,19
39,10
Определите начало полосы , отнесите линии к ветвям и определите значение вращательного квантового числа для каждой линии, отнесите полосу к основному тону или обертону, сравнить полученное значение с табличным значением we ( Мальцев А.А. Молекулярная спектроскопия, прил. 5). Рассчитайте вращательные постоянные Bv , Be , αe.
Задача 2.