Streszczenie W7: wpływ jądra na widma atomowe: F: 5 4 3 2 I=7/2 - efekt izotopowy (masowy & objętościowy) - spin jądra & moment kwadrupolowy  magnetyczna & elektryczna  struktura nadsubtelna (nsbt) - pole magnet. rozszczep. zeemanowskie każdego poz. nsbt na 2F+1 skład.  ef. Backa-Goudsmita n=2 2 2S1/2 , 2 2P1/2 2 2P3/2 E=0 3/2a 1/2 1/2, 3/2 mJ: E  0 a atom w zewn. polu elektr.: - jonizacja polowa - indukowany moment dipolowy - ef. Starka: a) liniowy – wymaga nieokreślonej parzystości, tzn. degeneracji ze wzgl. na l b) kwadratowy –   stanu atomowego, ale jest znacznie słabszy niż liniowy w silnym polu (zaniedb. spin el.): ml: E=0 E  0 1/2 oszacowania rzędów wielkości poszczeg. struktur  kwestia spektralnej zdolności rozdzielczej (np. widmo wodoru) 2 2S , 2 2P Wojciech Gawlik - Struktury Atomowe i Molekularne, 2004/05. wykład 8

kwestia zdolności rozdzielczej !!! Przykłady widmo wodoru seria Balmera  n=2  H = 656,3 nm kwestia zdolności rozdzielczej !!! Wojciech Gawlik - Struktury Atomowe i Molekularne, 2004/05. wykład 8

Cząsteczka = związany układ atomów (kilka jąder + elektrony) stopnie swobody: translacja rotacje oscylacje en. elektronów zewn. stopnie swobody – en. kinet./temp., ekwipartycja: (½kBT)/stopień swobody   układy związane - kwantowanie Struktura rotacyjna na ogół 3 st. swobody, dla linowych prakt. 2, str. rotacyjna – wyłącznie w fazie gazowej Zakł. cząst. 2-atomowe, sztywny rotator: J – rot. l. kwant. J=0, 1, ... klas.: kwant.: m1 m2 r1 r2 R B’ = stała rotacyjna  E = EJ+1 – EJ = 2B’ (J+1) J= 3 2 1 0 2B’ 2B’ 2B’   pomiar B’ i R  0,1 nm (dla cz. wieloat. – różne stałeB’) Wojciech Gawlik - Struktury Atomowe i Molekularne, 2004/05. wykład 8

Struktura oscylacyjna - również w fazie skondens. i gazowej potencjał oscylatora harmonicznego: U = ½ f q2  = 0, 1, 2, ... (oscylacyjna l. kwant.) równoodległe poziomy oscylacyjne gdy F  – fq , x – współcz. anharmoniczności poziomy osc. się zagęszczają dysocjacja cząsteczki z widm oscyl.  stałe siłowe molekuł, współcz. anharm.  oddz. atomów w cząsteczce Wojciech Gawlik - Struktury Atomowe i Molekularne, 2004/05. wykład 8

Widma oscylacyjno-rotacyjne  J  = 0  = 1 J= –1 J=+1 dla molekuł wieloatom. możliwa też gałąź Q (J=0) bardzo intensywna - suma wielu linii gałąź P R J= –1 J=+1 Wojciech Gawlik - Struktury Atomowe i Molekularne, 2004/05. wykład 8

Struktura widm oscylacyjno-rotacyjnych przejścia z tą samą stałą rotacyjną B’ (ten sam stan elektronowy) J’= 3 2 1 0 J = 3  = 0  = 1 0  2B’ 2B’ 2B’ 2B’ J 0 różne stałe B w różnych stanach (B’  B”): gałąź R (J=+1) gałąź P (J=–1) J R  J R Q P Q B’ < B” B” < B’ P wykresy Fortrata  głowica pasma oscylacyjno-rot. Wojciech Gawlik - Struktury Atomowe i Molekularne, 2004/05. wykład 8

Struktura elektronowa kwantyz. en. elektronów w polu jąder – kwestia symetrii (niesferyczna!)  ważne składowe krętów wzdłuż osi symetrii - L  zależność en. elektronowych poziomów atomowych od odl. międzyatomowych – krzywe potencjalne  RAB [nm] Przykład: cz. 2-atomowa C2: 10 20 30 Ej [eV] C(1D)+C(1S) C(3P)+C(1S) C(1D)+C(1D) C(3P)+C(1D) C(3P)+C(3P) Zasada Borna – Oppenheimera: elektrony nadążają za jądrami - stany el. zależą od odległości jąder ale nie od ich ruchu Zasada Francka – Condona: zmiany stanów elektronów znacznie szybsze od przemieszczeń jąder RAB Max. amplituda funkcji fal. i max. prawdopodob. przejścia jest w punktach zwrotnych oscylacji Wojciech Gawlik - Struktury Atomowe i Molekularne, 2004/05. wykład 8

widma elektron. – na ogół złożone struktury el-osc-rot. – pasma el-osc. ’=3 2 1 = 3 • • • AlO  zdolności rozdzielcza! E0 E1  BeI  odpowiednia zdoln. rozdz. (spektroskopia laserowa) umożliwia np. pomiar oscyl. f. falowej: [J.Koperski, M.Łukomski – ZOA IFUJ ]  Wojciech Gawlik - Struktury Atomowe i Molekularne, 2004/05. wykład 8