Διδαχθείσα ύλη και σχετική βιβλιογραφία

6/10/2014: Τι είναι και τι δεν είναι φασματοσκοπία. Τι φυσικά μεγέθη έχει στους άξονες ένα φάσμα. Εξίσωση και περιοχές ηλεκτρομαγνητικών φασμάτων. Συντελεστές Einstein, κατανομή μέλανος σώματος (Planck)

Banwell: 1-6, 16-17

Hollas: xxi - xxiii, xxv, 27-31, 41-43

Bernath (2nd Ed.): 1-11

Softley: 1-6, 17-18

Brown: 1-5, 15-17 (Ελληνικά: 1-4, 13-14

McHale: 1-5, 32-34, 48-51

’Ασκηση: Για φωτόνια να γίνουν οι ακόλουθες μετατροπές: α) 2000 cm^-1 → μm, β) 0.15 nm → Hz, γ) 600 nm → cm^-1, δ) 3 GHz → cm^-1

’Ασκηση: Η εκπομπή του laser ηλίου-νέου εμφανίζεται σε μήκος κύματος 632.8165 nm στον αέρα, όπου ο δείκτης διαθλάσεως είναι 1.0002759 για αυτό το μήκος κύματος. Ποιος είναι ο κυματαριθμός της ακτινοβολίας στον αέρα και στο κενό; Ποια είναι η ταχύτητα του φωτός στον αέρα; Ποια είναι η συχνότητα και η περίοδος της ταλαντώσεως;

13/10/2017: Κατανομή μέλανος σώματος, νόμοι Wien και Stefan-Boltzmann. Περί κατανομών. Μορφές φασματικών γραμμών (Lorentz, Gauss), διευρύνσεις (ομογενείς και μη) λόγω: χρόνου ζωής, συγκρούσεων (πιέσεως), φαινομένου Doppler (και μετατόπιση γραμμών), λόγω φωτεινής ισχύος.

Brown: 15-16 (13-14)

Banwell: 16-18

Hollas: 27-38

Bernath: 7-11, 21-34

McHale: 48-51, 167-170

’Ασκηση: Η μετάπτωση του Na 3²P_1/2 - 3²S_1/2 σε μήκος κύματος 589.6 nm και 589.0 nm έχει χρόνο ζωής 16.4 ns. Ποιοι είναι συντελεστές Einstein για την μετάπτωση; Αν ο συντελεστής μεταξύ εύρους κορυφής και πιέσεως είναι 20 MHz/mbar, πόσο μεγάλες είναι οι συνεισφορές στο ολικό εύρος της μεταπτώσες σε πίεση 1000 mbar και θερμοκρασία 2000 K;

20/10/2017: Ατομική φασματοσκοπία: Υδρογονοειδή άτομα: Χαμιλτονιανή, κβαντικοί αριθμοί, ιδιοτιμές ενέργειας E_n, ιδιοσυναρτήσεις Ψ_nlm(r,θ,φ) = R_nl(r) Θ_lm(θ) Φ_m(φ), κανόνες επιλογής, σύζευξη l·s, διατάραξη, λεπτή υφή, υπέρλεπτη υφή (επίδραση spin και τετραπολικής ροπής πυρήνα).

Bernath: 109-124

Sobelman: 3-15

Hollas: 9-20

’Ασκηση: Να υπολογίσετε το μήκος κύματος της πρώτης γραμμής Balmer για το ιόν C⁺⁵.

27/10/2017: Ατομική φασματοσκοπία: ονοματολογία σειρών, ιόντων, τροχιακών, φασματοσκοπικών όρων. Σχήμα διασχίσεων στο υδρογόνο. Πολυηλεκτρονιακά άτομα: αλκάλια, διαγράμματα Grotrian, πολλαπλότητα καταστάσεων, διαγράμματα He, Ca.

Sobelman: 34-38

Herzberg (atomic): 54-62

Bernath: 136-141

Hollas: 199-225

Banwell: 127-149

3/11/2017: Περιστροφική φασματοσκοπία: περιστροφική ενέργεια, γωνιακή ταχύτητα και στροφορμή, ροπή αδράνειας (π.χ. HCl, H₂O, C₆H₆, CH₃I, CH₄), κβαντικοί αριθμοί J, M, ενεργειακές στάθμες περιστροφής, ιδιοσυναρτήσεις (σφαιρικές αρμονικές), διπολική ροπή μεταπτώσεως, κανόνες επιλογής, θέσεις κορυφών, εμφάνιση φάσματος, κατανομή Boltzmann.

Brown: 21-26 (18-22)

Bernath: 161-173

Hollas: 103-111

Banwell: 31-42

McHale: 209-212

Carrington: 146-152

Levine: 165-168

’Ασκηση: Να υπολογίσετε τον κυματαριθμό της μεταπτώσεως J = 3 → J = 4 για το HCN. Δίνονται τα μήκη δεσμών C-H 1.0655 Å, C-N 1.1532 Å

10/11/2017: Περιστροφική φασματοσκοπία: Φυγοκεντρική διόρθωση στην ενέργεια και στις θέσεις των μεταπτώσεων σε γραμμικά μόρια. Συμμετρικοί στρόβοι: Ενέργειες, εκφυλισμοί, κυματοσυναρτήσεις, φυγοκεντρικές διορθώσεις, κανόνες επιλογής, θέσεις κορυφών. Σφαιρικοί στρόβοι. Ασύμμετροι στρόβοι.

Brown: 26-28 (22-24)

Hollas: 111-121

Bernath: 174-176, 185-197

Banwell: 42-51

’Ασκηση: Δίνονται οι φασματοσκοπικές σταθερές του CH₃I στην θεμελιώδη δονητική στάθμη: B = 0.25022 cm^-1, A = 5.1739 ^-1, D_J = 2.09x10^-7 cm^-1, D_JK = 3.29x10^-6 cm^-1, D_K = 87.6x10^-6 cm^-1. Να υπολογίσετε τις θέσεις των κορυφών της μεταπτώσεως J = 5 ← 4, K = 1 ← 1.

24/11/2017: Δονητική φασματοσκοπία διατομικών μορίων: Αρμονικός ταλαντωτής, ενεργειακές στάθμες, κυματοσυναρτήσεις, κανόνες επιλογής. Περιστρεφόμενος ταλαντωτής Morse: Ενεργειακές στάθμες, φασματοσκοπικές σταθερές, κατανομές πληθυσμών δονήσεως και περιστροφής, μορφή φάσματος απορροφήσεως.

Brown: 32-49 (27-41)

Hollas: 137-151

Banwell: 55-71

Bernath: 208-224

’Ασκηση: Για ένα διατομικό μόριο που περιγράφεται από τις φασματοσκοπικές σταθερές ω_e, ω_ex_e, B_e, και α_e να γράψετε την γενική έκφραση για τις μεταπτώσεις των κλάδων P και R για την δονητική μετάπτωση v' = 2 ← v" = 0.

1/12/2017: Δονητική φασματοσκοπία: Επέκταση στα διατομικά μόρια: συντελεστές Dunham και ισοτοπική εξάρτηση αυτών, υπολογισμός ενέργειας δεσμού. Πολυατομικά μόρια: Κανονικοί τρόποι δονήσεως, τοπικές δονήσεις ομάδων, στροφορμή δονήσεων, ενεργειακά φράγματα, εκφράσεις ενέργειας αρμονικών και μη δονήσεων, μορφές φασμάτων, περιστροφική υφή.

Hollas: 154-162, 166-167, 173-179, 186-195

Banwell: 71-79

8/12/2017: Ηλεκτρονιακή φασματοσκοπία διατομικών μορίων: Καμπύλες δυναμικής ενέργειας, χαρακτηρισμοί ηλεκτρονιακών καταστάσεων, φασματοσκοπικοί όροι, κανόνες επιλογής, διαγράμματα Fortrat, μορφές φασμάτων.

Bernath: 323-332

Brown: 57-74 (48-62)

Hollas: 225-260

’Ασκηση: Στο Σχήμα 7.5 του βιβλίου του J. M. Brown Molecular Spectroscopy (σελ. 67) (ή Μοριακή Φασματοσκοπία, σελ. 56) παριστάνονται 3 καμπύλες δυναμικής ενέργειας. Τι μεταπτώσεις περιμένουμε να παρατηρήσουμε μεταξύ των καταστάσεων αυτών;

15/12/2017: Ηλεκτρονιακή φασματοσκοπία πολυατομικών μορίων: επιφάνειες δυναμικής ενέργειας, χαρακτηρισμοί ηλεκτρονιακών καταστάσεων, μορφές φασμάτων. Φωτοδιάσπαση και φωτοϊοντισμός. Φασματοσκοπία Auger. Lasers, Επίδειξη οργάνων υπερύθρου και ορατού.

Hollas: 289-291, 315-319, 337-341, 346-363

22/12/2017: Ηλεκτρονιακή φασματοσκοπία: περίπλοκες μεταπτώσεις πολλών φωτονίων: MPI, REMPI, SEP, DFWM, CARS. Raman και μετασχηματισμός Fourier. Εργαστήριο Raman

Hollas: 367-368, 371-372, 402-404, 48-59