Vật lý - Chương I: Lý thuyết cơ bản

CHƯƠNG I: LÝ THUYẾT CƠ BẢN 1.1. Lịch sử quang phổ học Raman 1.2. Các đơn vị năng lượng và phổ phân tử 1.3. Dao động của phân tử hai nguyên tử 1.4. Nguồn gốc của phổ Raman 1.5. Các thông số xác định tần số dao động 1.6. Dao động của các phân tử nhiều nguyên tử 1.7. Nguyên tắc lọc lựa cho phổ IR và Raman 1.8. So sánh phổ Raman và phổ IR 1.9. Khái nhiệm về đối xứng 1.1. Lịch sử quang phổ học Raman Các đề tài nghiên cứu: - Nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm về sự nhiễu xạ ánh sáng bởi các sĩng âm cĩ tần số siêu âm và quá thanh. - Các hiệu ứng sinh ra bởi các tia X lên các dao động hồng ngoại trong các tinh thể bị chiếu bởi ánh sáng thơng thường. - Quang học của chất keo, tính bất đẳng hướng điện và từ, sinh lý học của thị giác người. Giải Nobel Vật lý năm 1930 Venkata Raman (1888-1970) do những cơng trình về tán xạ ánh sáng và do phát minh ra hiệu ứng mang tên ơng. 1.1. Lịch sử quang phổ học Raman 1.1. Lịch sử quang phổ học Raman • Năm 1928, Raman phát hiện ra hiện tượng tán xạ Raman. • Các nguồn sáng: đèn Helium, Bismuth; đèn thủy ngân; laser Nd-YAG; máy đơn sắc đôi • Detector: kính ảnh; nhân quang điện; DTGS, MTC; FT-Raman • Cách tử toàn ký 1.2. Các đơn vị năng lượng và phổ phân tử (Eo là biên độ và v là tần số của bức xạ.) vtEE o 2cos 1.2. Các đơn vị năng lượng và phổ phân tử • Bước sóng: (m) khoảng cách giữa hai điểm cùng pha của hai sóng kế tiếp nhau. • Tần số: (Hz, s-1) số lượng sóng trong quãng đường mà ánh sáng truyền được trong một giây. c: vận tốc ánh sáng (c= 3.1010 cm/s). • Số sóng: (cm-1) hay  )1010101( 118 mnmcmA o      c  v~ c v v ~ vcv ~ 1.2. Các đơn vị năng lượng và phổ phân tử vhc c hhvEEE ~12   Đơn vị: J, erg, cal, eV 1 erg= 10-7 J; 1calo = 4,18J; 1eV= 1,6.10-19 J. 1.2. Các đơn vị năng lượng và phổ phân tử 1.2. Các đơn vị năng lượng và phổ phân tử 1.3. Dao động của phân tử hai nguyên tử Theo cơ học cổ điển: Kq dt qd  2 2  21 21 21 xxq mm mm    1.3. Dao động của phân tử hai nguyên tử Theo cơ học cổ điển:   K v tvqq o oo 2 1 )2sin(   1.3. Dao động của phân tử hai nguyên tử • Thế năng V: • Động năng T: • Năng lượng E: )2(cos2 2 1 2222 2         tvqv dt dq T ooo )2(sin2 2 1 22222   tvqvKqV ooo constqvTVE oo  2222  1.3. Dao động của phân tử hai nguyên tử Theo cơ lượng tử:  qHe n K c vhay K v nvhcnhvE KqE hdq d n q nn n        2 !2 )/( 2 1~ 2 1 2 1~ 2 1 0 2 18 4/1 2 2 2 2 2                       1.3. Dao động của phân tử hai nguyên tử 1. Cổ điển Em=0 ; Lượng tử: Em= ½ hv 2. Cổ điển: năng lượng thay đổi một cách liên tục. Lượng tử: chỉ thay đổi theo đơn vị hv 3. Theo hình vẽ: 1.3. Dao động của phân tử hai nguyên tử ...)2/1()2/1( )1( 2 2    nhcnhcE eDV eeev q o   1.3. Dao động của phân tử hai nguyên tử Xác suất hạt ở các mức năng lượng khác nhau tuân theo nguyên lý Pauli và định luật phân bố Maxwell – Boltzman: Vd: Ở nhiệt độ phòng T=300K H2: 2,19.10 -19; I2: 0,36 kTE n n e P P / 0 1    