Διδαχθείσα ύλη και σχετική βιβλιογραφία

5/10/2018: 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

12/10/2018: 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

19/10/2018: 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), σφαιρικές αρμονικές, κανόνες επιλογής, σύζευξη l·s, διατάραξη, λεπτή υφή.

Bernath: 109-124

Sobelman: 3-15

Hollas: 9-20

26/10/2018: Ατομική φασματοσκοπία: υπέρλεπτη υφή (επίδραση spin και τετραπολικής ροπής πυρήνα), φασματοσκοπικοί όροι. Σχήμα διασχίσεων στο υδρογόνο. Πολυηλεκτρονιακά άτομα: αλκάλια, διαγράμματα Grotrian, πολλαπλότητα καταστάσεων, διαγράμματα H, Li, K, He. Επίδειξη φασματοφωτομέτρων ορατού-υπεριώδους.

Sobelman: 34-38

Herzberg (atomic): 54-62

Bernath: 136-141

Hollas: 199-225

Banwell: 127-149

’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;

’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 μεταπτώσεως σε πίεση 1000 mbar και θερμοκρασία 2000 K;

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

2/11/2018: Συμπληρώσεις ατομικής φασματοσκοπίας. Εισαγωγή στην περιστροφική φασματοσκοπία: περιστροφική ενέργεια, γωνιακή ταχύτητα και στροφορμή, ροπή αδράνειας.

Brown: 21-26 (18-22)

Bernath: 161-173

Hollas: 103-111

Banwell: 31-42

McHale: 209-212

Carrington: 146-152

Levine: 165-168

Κύριοι άξονες περιστροφής

23/11/2018: Περιστροφική φασματοσκοπία: κύριοι άξονες περιστροφής, κυματοσυναρτήσεις γραμμικών και πολυατομικών μορίων, κβαντικοί αριθμοί, κανόνες επιλογής, εκφυλισμοί, θέσεις κορυφών, εμφάνιση φάσματος, κατανομή Boltzmann.

’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

’Ασκηση: Δίνονται οι φασματοσκοπικές σταθερές του CH₃I στην θεμελιώδη δονητική στάθμη: B = 0.25022 cm^-1, A = 5.1739 cm^-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.

30/11/2018: Περιστροφική φασματοσκοπία: Φυγοκεντρική διόρθωση στην ενέργεια και στις θέσεις των μεταπτώσεων. Κανόνας επιλογής γραμμικών μορίων. Δονητική φασματοσκοπία: Αρμονικός ταλαντωτής, κυματοσυναρτήσεις, ενεργειακές στάθμες, κανόνες επιλογής, δυναμικό Morse, ενεργειακές στάθμες δονήσεως και περιστροφής.

Brown: 26-28 (22-24)

Hollas: 111-121

Bernath: 174-176, 185-197

Banwell: 42-51

7/12/2018: Δονητική φασματοσκοπία: Επέκταση στα διατομικά μόρια: συντελεστές Dunham και ισοτοπική εξάρτηση αυτών, υπολογισμός ενέργειας δεσμού, περιστροφική υφή, κλάδοι φάσματος. Πολυατομικά μόρια: Κανονικοί τρόποι δονήσεως, τοπικές δονήσεις ομάδων, στροφορμή δονήσεων.

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.

14/12/2018: Δονήσεις κροτοναλδεΰδης, ταλαντώσεις σε δυναμικά με περισσότερα του ενός ελάχιστα. Μετασχηματισμός Fourrier.
Ηλεκτρονιακή φασματοσκοπία διατομικών μορίων, καμπύλες δυναμικής ενέργειας, φασματοσκοπικοί όροι κατά την περίπτωση κατά Hund a, κανόνες επιλογής.

21/12/2018: Ηλεκτρονιακή φασματοσκοπία διατομικών μορίων, δονητική και περιστροφική υφή μεταπτώσεων (μορφές φασμάτων: ακολουθίες και σειρές), διαγράμματα Fortrat.

11/1/2019: Ηλεκτρονιακή φασματοσκοπία, φωτοδιάσπαση, φωτοϊοντισμός, απόρροφήσεις πολλών φωτονίων (MPI, REMPI), φασματοσκοπία Auger, φασματοσκοπία πολυατομικών μορίων, lasers, χρήση φασματοσκοπίας σε χημικές μελέτες: προετοιμασία και ανίχνευση αντιδρώντων και προϊόντων.

Hollas: 154-162, 166-167, 173-179, 186-195, 225-260, 289-291, 315-319, 337-341, 346-363, 367-368, 371-372, 402-404, 48-59

Banwell: 71-79

Bernath: 323-332

Brown: 57-74 (48-62)

’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;