Изучение спектра молекулярного йода
Контрольная работа - Химия
Другие контрольные работы по предмету Химия
?бавляется = 1, которое, однако, является строгим только в гармоническом потенциале, когда колебательные волновые функции задаются полиномами Эрмита. В ангармоническом потенциале возможными становятся также и переходы = 2, 3, … (обертоны). Их вероятность обычно мала, но растет с увеличением степени ангармоничности и с ростом. Условие (при ) ?0, требующее, чтобы при дипольном взаимодействии молекулы с электромагнитным излучением момент молекулы изменялся при изменении R, запрещает переходы в молекулах с центром симметрии. В итоге в гомоядерных молекулах запрещены как вращательные, так и колебательно-вращательные переходы в пределах одного электронного терма.Правило отбора по квантовому числу, задающему проекцию электронного орбитального момента на ось молекулы, ??= 0, 1,а по спину ?S= ?Sz=0.
Рис. 3 - Переходы между двумя электронными состояниями молекулы. На схеме показаны переходы при J = J"=0, т.е. с изменением только колебательного квантового числа.
Схема Деландра.
Ограничений на изменение колебательного числа при электронно-колебательных переходах нет. Полная система полос поглощения для двух заданных электронных состояний получается перебором всех возможных значений квантовых чисел v и v" обоих состояний. Все частоты или волновые числа получающихся при этом переходов удобно представить в виде прямоугольной таблицы, столбцы которой соответствуют различным v", а строки - различным v. Такую схему обычно называют схемой Деландра.При переходе между определенным нижним уровнем v" и различными верхними уровнями v получается серия линий, частоты которых стоят в одном столбце. Это так называемая поперечная серия Деландра. Серия с v" = 0 наблюдается в спектрах поглощения при низких температурах и называется основной поперечной серией. О сериях с v" = 1, 2, …, интенсивность которых увеличивается с ростом температуры, говорят как о первой, второй и т.д. горячих поперечных сериях.
Рис. 4 - Спектр поглощения йода при увеличении спектрального разрешения: а) Полная полоса поглощения. б) Участок спектра поглощения, включающий несколько колебательных полос в) Вращательная структура спектра
Экспериментальная часть
Многокристальные сборки линеек
Атомно-эмиссионные спектры, получаемые с помощью большинства существующих и создаваемых для АЭС спектральных приборов с одномерной дисперсией, обладают большой протяженностью (от 15 до 50 см и более), часто имеют неплоскую поверхность фокусировки, наблюдаются в области длин волн 160-900 нм и имеют большое количество спектральных линий шириной 20-30 мкм, высотой от 1 до 20 мм и диапазон изменения интенсивности.
Основные типы многокристальных сборок линейных детекторов представлены на рис.5. Плоские сборки (рис.5.а) используются в спектрографах с плоскими фокальными поверхностями и одномерной дисперсией. В вогнутых сборках (рис.5.б) линейки расположены по линиям аппроксимации дуги отрезками, равными длине одиночного кристалла. Многострочные сборки (рис.5.в) предназначены для регистрации спектров в спектрографах со скрещенной дисперсией. Линейки размещены в несколько рядов (строк) таким образом, чтобы обеспечить регистрацию каждого из порядков спектра. При этомкристаллы располагаются в направлении дисперсии дифракционной решетки. Варианты стыковки кристаллов линеек в многокристальных сборках показаны на рис. 5.
Рис. 5 - Основные типы многокристальных сборок: а - плоские, б - вогнутые, в - многострочные, г - варианты стыковки кристаллов (с зазором, без зазоров, в две строки)
Многоканальные анализаторы эмиссионных спектров (МАЭС)
Структура МАЭС приведена на рис.6. Анализатор включает в себя многокристальную сборку, блок электронной регистрации, блок питания и компьютер. Изображение спектра, получаемое на выходе спектрального прибора, формируется на фоточувствительной поверхности многокристальной сборки. Фотодиоды линеек в многокристальных сборках регистрируют спектр одновременно. Полученные сигналы с помощью 16-разрядного АЦП преобразуются в цифровые значения, которые передаются в компьютер и подвергаются дальнейшей обработке как зарегистрированный спектр.
Рис. 6 - Структурная схема анализатора МАЭС
Методика измерений
В данной работе использовалась установка, принципиальная схема которой представлена на рис. 7. Излучение от галогенной лампы, проходя через кювету с парами йода, фокусировалось на входной щели монохроматора. Сразу за щелью установлено зеркало, которое отражает свет на сферическое зеркало, формирующее параллельный пучок и направляющее его на дифракционную решетку. Разложенный в спектр свет попадает на второе сферическое зеркало, а затем выходное зеркало направляет излучение на многокристальную сборку МАЭС, после чего весь спектр регистрируется и оцифровывается.
Рис. 7 - Схема экспериментальной установки
Для калибровки полученных данных использовалась ртутная лампа, спектр которой хорошо известен. При этом кювета с парами йода снималась и вместо галогенной лампы ставилась ртутная лампа. Полученный калибровочный спектр представлен на рис 9. Сравнивая известный спектр ртути с полученным (Рис. 8) была проведена калибровка.
Рис. 8 - Таблица спектральных линий ртути
Рис. 9 - Измеренный спектр ртути
молекула ртуть йод спектр
В ходе сравнения реального и полученного спектров, было определено смещение последнего