Διδαχθείσα ύλη, σχετική βιβλιογραφία και ασκήσεις

22/10/2021: Τι είναι και τι δεν είναι φασματοσκοπία; Τι φυσικά μεγέθη έχει στους άξονες ένα φάσμα; Βασικές εξισώσεις και περιοχές ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. κατανομή μέλανος σώματος (Planck).

Hollas: xxi-xxv, 27-29, 41-43

Bernath (2nd Ed.): 3-10

Softley: 1-6

Brown: 1-5, 15-17

Άσκηση 1: Το laser ιόντων αργού (Ar⁺) εκπέμπει σε μήκος κύματος 514.5 nm. Τι χρώμα έχει η ακτινοβολία αυτή; Τι συχνότητα, τι κυματαριθμό, τι ενέργεια (σε J και eV) έχουν τα φωτόνιά της;

Άσκηση 2: Να υπολογίσετε τον κυματαριθμό και το μήκος κύματος με την μέγιστη ένταση εκπομπής ακτινοβολίας στην αντίστοιχη κατανομή ενός μέλανος σώματος θερμοκρασίας 37° C. Σε ποια περιοχή του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος αντιστοιχεί αυτή η ακτινοβολία;

Αρχείο Excel για την επίλυση περίπλοκων εξισώσεων

29/10/2021: Σχέσεις μεταξύ συντελεστών Einstein, χρονικώς εξαρτημένη θεωρία διαταράξεως, ηλεκτρική/μαγνητική διπολική ροπή μεταπτώσεως, χρόνος ζωής διεγερμένης καταστάσεως, μορφές φασματικών γραμμών (Lorentz, Gauss), διευρύνσεις λόγω: χρόνου ζωής, φαινομένου Doppler (και μετατόπιση γραμμών).

Hollas: 29-32, 34-36

Bernath (2nd Ed.): 10-12, 18-27, 28-30

Brown: 17-20

5/11/2021: Διευρύνσεις γραμμών. Ατομική φασματοσκοπία: Υδρογονοειδή άτομα: ιδιοτιμές ενέργειας E_n, σειρές γραμμών υδρογόνου, διορθώσεις (διαταράξεις): λεπτή υφή, πολλαπλότητα καταστάσεων, υπέρλεπτη υφή (επίδραση spin και τετραπολικής ροπής πυρήνα), φασματοσκοπικοί όροι, διαγράμματα Grotrian.

: Hollas: 34-38, 11-19

Bernath (2nd Ed.): 27-28, 31-34, 109-118

Sobelman: 3-15, 156-159

Banwell: 130-139

Herzberg Atomic Spectra: 182-187

12/11/2021: Ατομική φασματοσκοπία: Πολυηλεκτρονιακά άτομα, φασματοσκοπικοί όροι, διαγράμματα Grotrian, θεωρία κβαντικού ελλείμματος για άτομα αλκαλίων, πολλαπλότητα spin, επιτρεπτές και απαγορευμένες μεταπτώσεις. Περιστροφική φασματοσκοπία: Διατομικά μόρια, ενεργειακές στάθμες, εκφυλισμός.

Hollas: 199-201, 213-222, 105-106

Bernath (2nd Ed.): 124-141, 169-171

Sobelman: 20-22, 34-38, 39-42

Herzberg Atomic Spectra: 54-61, 64-66, 71-78

Banwell: 139-148, 31-35

19/11/2021: Περιστροφική φασματοσκοπία διατομικών μορίων: Χαμιλτωνιανή, κβαντικοί αριθμοί, ιδιοτιμές ενέργειας και στροφορμής, κυματοσυναρτήσεις, εκφυλισμός, κατανομή πληθυσμών, θέσεις κορυφών, μορφή φασμάτων, φυγοκεντρική διόρθωση ενεργειας.

Brown: 21-26 (18-22)

Hollas: 106-112

Bernath: 169-177

McHale: 209-212

Carrington: 146-152

Levine: 165-168

Άσκηση 3: Να υπολογίσετε τον κυματαριθμό και το μήκος κύματος της γραμμής Balmer H_α του δευτερίου και να δώσετε την λεπτή του υφή.

Άσκηση 4: Να υπολογίσετε την φασματοσκοπική σταθερά περιστροφής (σε cm^-1) του NO αν γνωρίζετε ότι το μήκος δεσμού είναι 1.1506 Â.

Άσκηση 5: Μια ποσότητα υδρογόνου βρίσκεται σε θερμοκρασία 300 K. Να υπολογίσετε α) ποια περιστροφική κατάσταση έχει τον μεγαλύτερο πληθυσμό και β) σε τι κυματαριθμό παρατηρείται η μετάπτωση J = 5 → 6. Δίνεται η σταθερά περιστροφής B_e = 60.80 cm^-1.

Άσκηση 6: Βρείτε σε πίνακες ή υπολογίστε την σφαιρική αρμονική Y₃₂(θ,φ).

26/11/2021: Περιστροφική φασματοσκοπία πολυτομικών μορίων: Είδη στρόβων (γραμμικοί, συμμετρικοί, σφαιρικοί, ασύμμετροι), κύριοι άξονες περιστροφής, Χαμιλτωνιανή, κβαντικοί αριθμοί, ιδιοτιμές ενέργειας και στροφορμής, κυματοσυναρτήσεις, εκφυλισμός.

Brown: 26-29

Bernath: 185-190

Zare: 85-86, 89

Hollas: 103-105, 113-114

Banwell: 31-50

Levine: 195-213

Κύριοι άξονες περιστροφής

3/12/2021: Περιστροφική φασματοσκοπία: Φυγοκεντρικές διορθώσεις σε συμμετρικούς στρόβους. Μορφές φασμάτων συμμετρικών στρόβων. Επίδειξη οργάνων υπερύθρου και εξαρτημάτων ορατού.

Bernath: 190-192

Άσκηση 7: Να υπολογίσετε τις ροπές αδράνειας και τις φασματοσκοπικές σταθερές περιστροφής (σε cm^-1) των μορίων αλλένιο και κυκλοπροπάνιο με βάση τα γεωμετρικά δεδομένα που δίνονται στο κεφάλαιο 9 του CRC Handbook of Chemistry and Physics και να προσδιορίσετε τι τύπου στρόβος είναι το καθένα.

10/12/2021: Περιστροφική φασματοσκοπία: Ενεργειακές στάθμες, "κβαντικοί αριθμοί", κανόνες επιλογής σε ασύμμετρους στρόβους. Στατιστική spin πυρήνων, φάσματα Raman. Δονητική φασματοσκοπία διατομικών μορίων: Χαμιλτωνιανή, ενεργειακές στάθμες, κβαντικοί αριθμοί, εκφυλισμός, κυματοσυναρτήσεις, κανόνες επιλογής, μορφή φασμάτων, σταθερά αναρμονικότητας.

Bernath: 193-197, 208-212

McQuarie: 101-108

Hollas: 116-119, 126-131, 137-140

Banwell: 51, 55-63

17/12/2021: Δονητική φασματοσκοπία διατομικών μορίων: Καμπύλη δυναμικής ενέργειας Morse, ενεργειακές στάθμες, περιστροφική υφή δονητικών φασμάτων, κλάδοι P και R, συντελεστές Dunham, ισοτοπική εξάρτηση φασματοσκοπικών σταθερών, διαγράμματα Fortrat

Hollas: 142-151

Bernath: 212-216

Banwell: 63-69

Άσκηση 8: Να προσομοιώσετε ένα φάσμα δονήσεως με περιστροφική υφή σύμφωνα με τα ακόλουθα χαρακτηριστικά. Δίνονται οι φασματοσκοπικές σταθερές του ¹H³⁵Cl ω_e = 2990.946 cm^-1, ω_ex_e = 52.8186 cm^-1, B = 10.593 cm^-1, α_e = 0.30718 cm^-1. Η προσομοίωση να καλύπτει την δονητική μετάπτωση συντονισμού (v = 0 → 1, τους κλάδους P και R, τα ισοτοπομερή ¹H³⁵Cl και ¹H³⁷Cl σε θερμοκρασία 300 K.

7/1/2022: Δονητική φασματοσκοπία πολυατομικών μορίων: βαθμοί ελευθερίας, κανονικοί τρόποι δονήσεως, περιπτώσεις δονήσεων (εκτάσεις, κάμψεις), εκφυλισμοί, στροφορμή λόγω συνδυασμού δονήσεων, απλές και πιο σύνθετες εκφράσεις ενέργειας δονήσεως, μεταπτώσεις συντονισμού, συνδυασμού, ειδικές περιπτώσεις δυναμικών (αμμωνίας, ενδομοριακής περιστροφής), κλάδοι μεταπτώσεων.

Bernath: 226-230, 248, 250, 256-259, 262-264, 268, 270-271, 280

Hollas: 154-162, 166-168, 174-195

Banwell: 71-83

Levine: 235-245, 258-260

14/1/2022: Δονητική φασματοσκοπία πολυατομικών μορίων: Επίδειξη κινήσεων με gaussview, μεταπτώσεις υπέρτονες, συνδυασμού δονήσεων. Ηλεκτρονιακή φασματοσκοπία διατομικών μορίων: κβαντικοί αριθμοί, φασματοσκοπικοί όροι, κανόνες επιλογής μεταπτώσεων.

Bernath: 321-337

Hollas: 225-250, 254-260

Banwell: 162-167, 170-174, 175-176

Brown: 57-60, 64-74 (48-50, 54-62)

21/1/2022: Ηλεκτρονιακή φασματοσκοπία διατομικών και πολυατομικών μορίων

28/1/2022: Ματαίωση μαθήματος λόγω χιονιού

4/2/2022: lasers: Χαρακτηριστικά, κατηγορίες υλικών, τύποι λειτουργίας

11/2/2022: Εφαρμογές των lasers και της φασματοσκοπίας σε προετοιμασία και μελέτη καταστάσεων μορίων, μη γραμμικές τεχνικές, φασματοσκοπία Auger, φασματοσκοπίκες τεχνικές DFWM, CARS, CRdS

Μέχρι τις 28/1/2022 μπορείτε να συμπληρώσετε το ερωτηματολόγιο του μαθήματος.