Διδαχθείσα ύλη, σχετική βιβλιογραφία και ασκήσεις

3/10/2025: Τι είναι και τι δεν είναι φασματοσκοπία; Τι φυσικά μεγέθη έχει στους άξονες ένα φάσμα; Βασικές εξισώσεις και περιοχές ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Εκπομπή μέλανος σώματος, κατανομή Planck, συντελεστές Einstein.

Hollas: xxi-xxv, 27-29, 41-43
Bernath (2nd Ed.): 3-7, 9-10
Softley (en): 1-8
Brown (en): 1-5
Softley (ελ): 1-6
Brown (ελ): 1-4
ΑΣΦ: 92-99, 180-185

10/10/2025: Συντελεστές Einstein. Διπολική ροπή μεταπτώσεως. Διευρύνσεις και μορφές φασματικών γραμμών. Μηχανισμοί διευρύνσεως: φυσικός, Doppler, πιέσεως, κ.ά. Εισαγωγή στα υδρογονοειδή άτομα

Hollas: 27-39, 1-8
Bernath: 7-11, 21-34
McHale: 48-51, 153-170
Softley (en): 17-18, 20
Brown (en): 14-17
ΑΣΦ: 108-109, 194-197
Κατσάνου: 285-294

Ασκήσεις

Άσκηση 1: Η γραμμή F του ηλιακού φάσματος, που συμβολίζεται και H_β (2η γραμμή Balmer), τι μήκος κύματος έχει; Να γράψετε την συχνότητα, τον κυματαριθμό, την ενέργεια (σε J και eV) του φωτονίου.

Άσκηση 2: Σε 2991 cm^-1 παρατηρείται δονητική μετάπτωση του HCl. Ποιο είναι το φασματικό εύρος της μεταπτώσεως όταν το δείγμα έχει θερμοκρασία 30 °C;

17/10/2025: Ατομική φασματοσκοπία: Υδρογονοειδή άτομα, κυματοσυναρτήσεις, σφαιρικές αρμονικές συναρτήσεις, σύζευξη τροχιακής στροφορμής και spin, λεπτή υφή, υπέρλεπτη υφή. Φάσματα αλκαλίων

Καταγραφή διαλέξεως: 1ο μέρος

Hollas: 34-39, 1-12
Bernath: 109-124, 137-141
Softley: 8-25, 29-35
Sobelman: 3-15, 34-37, 156-162
ΑΣΦ: 109-127
Κατσάνου: 278-285

Φάσματα H, O, He, Ne, Ar, Na, Li, ήλιου

24/10/2025: Επίδειξη φασματοφωτομέτρων ορατού-υπεριώδους, όρια ορατού φάσματος. Περιστροφική φασματοσκοπία: Ενέργεια, στροφορμή και ροπή αδράνειας μορίων, υπολογισμός ροπής αδράνειας, τύποι στρόβων. Διατομικά και γραμμικά μόρια: Χαμιλτωνιανή, κβαντικοί αριθμοί, ιδιοτιμές ενέργειας και στροφορμής, κυματοσυναρτήσεις, εκφυλισμός, σφαιρικές αρμονικές, διπολική ροπή μεταπτώσεως και συντελεστές Einstein, κανόνες επιλογής, κατανομή πληθυσμών, θέσεις κορυφών, μορφή φασμάτων, ισοτοπική αντικατάσταση.

Brown: 21-26 (18-22)
Hollas: 103-111
Bernath: 169-173
McHale: 209-212
Carrington: 146-152
Levine: 165-168
ΑΣΦ: 201-210

Ασκήσεις

Άσκηση 3: Χρησιμοποιώντας γεωμετρικά δεδομένα από το CRC Handbook of Chemistry and Physics (9- 15-41) να υπολογίσετε την σταθερά περιστροφής του HCl. Να χρησιμοποιήσετε τις μάζες των πιο άφθονων ισοτόπων. Μετά να υπολογίσετε την περιστροφική στάθμη J_max με τον μεγαλύτερο πληθυσμό σε θερμοκρασία 300 K. Να υπολογίσετε τις θέσεις των κορυφών του φάσματος περιστροφής για J" = 0 - 3J_max και να σχεδιάσετε το αντίστοιχο φάσμα με μορφή ραβδογράμματος με τα σωστά ύψη.

31/10/2025: Περιστροφική φασματοσκοπία πολυτομικών μορίων: Στροφορμή και γωνιακή ταχύτητα, τανυστής ροπής αδράνειας, τύποι στρόβων, Χαμιλτόνιος τελεστής, κβαντικοί αριθμοί, ιδιοτιμές ενέργειας και στροφορμής, κυματοσυναρτήσεις, εκφυλισμός, κανόνες επιλογής, φυγοκεντρική διόρθωση, μορφές φασμάτων.

Καταγραφή διαλέξεως: 1ο μέρος, 2ο μέρος

Κύριοι άξονες περιστροφής

Brown: 26-29
Bernath: 174-176, 185-200
Zare: 85-86, 89
Hollas: 103-105, 113-114
Banwell: 31-50
Levine: 195-213

Γεωμετρικά χαρακτηριστικά μορίων και φασματοσκοπικές σταθερές περιστροφής

Ασκήσεις

Άσκηση 4: Χρησιμοποιώντας γεωμετρικά δεδομένα από το CRC Handbook of Chemistry and Physics (9- 15-41) να υπολογίσετε τις ροπές αδράνειας των μορίων HCCD, H₂CO και τις φασματοσκοπικές τους σταθερές περιστροφής σε cm^-1. Να χρησιμοποιήσετε τις μάζες των πιο άφθονων ισοτόπων όπου αυτά δεν είναι εμφανή.

Άσκηση 5: Οι περιστροφικές μεταπτώσεις του ¹²C³²S στην θεμελιώδη δονητική κατάσταση παρατηρούνται στα μικροκύματα στις συχνότητες 48990.978 MHz (J=0→1), 97980.950 MHz (J=1→2), 146969.033 MHz (J=2→3), 195954.226 MHz (J=3→4). Να υπολογίσετε τις φασματοσκοπικές σταθερές που περιγράφουν τις μεταπτώσεις. Υπολογίστε το μήκος δεσμού στην θεμελιώδη δονητική κατάσταση.

7/11/2025: Περιστροφική φασματοσκοπία ασύμμετρων μορίων. Μετασχηματισμός Fourier στην φασματοσκοπία. Δονητική φασματοσκοπία διατομικών μορίων: Καμπύλη δυναμικής ενέργειας, δυναμικό Morse, ενέργεια, κβαντικοί αριθμοί, ενεργειακές στάθμες, φασματοσκοπικές σταθερές, κυματοσυναρτήσεις, κανόνες επιλογής, αναρμονικότητα.

Καταγραφή διαλέξεως: 1ο μέρος, 2ο μέρος

Bernath: 208-221
Hollas: 116-117, 137-145
Banwell: 55-63
McHale: 248-257, 266-267
ΑΣΦ: 213-224

Ασκήσεις

Άσκηση 6: Να υπολογίσετε την σταθερά δυνάμεως επαναφοράς (σε N/m), την κλασική περίοδο ταλαντώσεως (σε s) και την ενέργεια διασπάσεως δεσμού (σε kJ/mol) για το H₂ (ω_e = 4320 cm^-1, ω_ex_e = 121 cm^-1) και για το Na₂ (ω_e = 159 cm^-1, ω_ex_e = 0.725 cm^-1).

14/11/2025: Δονητική φασματοσκοπία διατομικών μορίων: κατανομές πληθυσμών, φασματοσκοπικές σταθερές, αναρμονικότητα, συντελεστές Dunham. 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, ειδικές περιπτώσεις δυναμικών (αμμωνίας, ενδομοριακής περιστροφής), κλάδοι μεταπτώσεων. Επίδειξη κανονικών τρόπων δονήσεως μορίου σε υπολογιστή με GaussView.

Καταγραφή διαλέξεως: 1ο μέρος

Bernath: 223-227
Hollas: 147-151
Levine: 142-174
Banwell: 63-71

Καταγραφή διαλέξεως: 1ο μέρος

21/11/2025: Δονητική φασματοσκοπία πολυατομικών μορίων: ενεργειακές καταστάσεις, συντονισμός Fermi, πολλαπλές δονητικές διεγέρσεις (υπέρτονες μεταπτώσεις, συνδυασμού) περιπτώσεις δονήσεων (εκτάσεις, κάμψεις), Επίδειξη οργάνων υπέρυθρης φασματοσκοπίας και φάσματα H₂O, CO₂, CO.

Bernath: 24, 226-230, 248, 250, 256-259, 262-264, 268, 270-271, 280
Hollas: 48-59, 154-162, 166-168, 174-195
Banwell: 71-83
McHale: 270-305
Levine: 235-245, 258-260

Ασκήσεις

Vernath, κεφ. 7, Άσκηση 13 περί δονήσεων του HCCH.

Επιστροφή στην ιστοσελίδα του μαθήματος Μοριακή Φασματοσκοπία.