podstawy spektroskopii lista1-2011.doc

Seminarium z Podstaw spektroskopii Molekularnej

II rok chemii biologicznej

Lista 1 (marzec 2011)

Zagadnienia: Promieniowanie elektromagnetyczne, fala harmoniczna,

1.                   Przedstaw graficznie falę harmoniczną i określ wszystkie parametry ją definiujące.

2.                   Wykaż równoważność następujących równań:

Y = Asin k (x ± vt)

Y = Asin 2p (x/l ± t/t)

Y = Asin 2p (x ± nt)

Y = Asin (kx ± wt)

Y = Asin 2pn (x/v ± t)

3.                   Dane są następujące równania fali harmonicznej:

Y = 4sin 2p (0,5z - 3·106t)

Y = 1/5sin (2·107x + 4·104t)

Wyznacz dla obu przypadków: długość fali, częstotliwość, liczbę falową, amplitudę, okres i kierunek ruchu.

4. Energia jednego mola fotonów dla promieniowania X, widzialnego i podczerwonego wynosi odpowiednio: 119,59·106 J/mol, 23,91·104 J/mol i 119,55·102 J/mol. Oblicz, jakim długościom fali, liczbom falowym i częstotliwościom odpowiadają poszczególne wartości energii.

5. Energia dysocjacji cząsteczek H2 i CO wynosi odpowiednio: 7,61·10-19 J oraz 1,76·10-18 J. Określ zakres promieniowania elektromagnetycznego, które może wywołać dysocjację tych cząsteczek.

6. Wiązka laserowa o mocy 1 mW ma średnicę 2 mm. Zaniedbując rozbieżność wiązki, oblicz gęstość energii w pobliżu lasera.

7. Ile fal światła czerwonego (l = 686 mm) zmieściłoby się w warstwie papieru o grubości d = 0,0087 cm? W jak grubej warstwie papieru zmieściłaby się ta sama ilość mikrofal o częstotliwości n= 1010 Hz? Przyjmij prędkość rozchodzenia się fali v = 3·1010 m/s.

8. Ocenia się, że całkowita moc promieniowania wysyłanego przez słońce jest równa 3.9x1026 J/s. Jaka jest moc promieniowania padającego na 1 m2 tuż poza ziemską atmosferą? (odległość słońca od ziemi wynosi 150 mln km)

9. Korzystając z zasady nieoznaczoności Heisenberga policz czas życia cząsteczki w oscylacyjnych i elektronowych stanach wzbudzonych. Weź pod uwagę fakt, że średnia szerokość połówkowa (Δn1/2) pasm oscylacyjnych i elektronowych wynosi odpowiednio 5 cm-1 i 104 cm-1.

Literatura

J. Sadlej, Spektroskopia molekularna

Z. Kęcki, Podstawy spektroskopii molekularnej.

F.C. Crawford, Fale.