Спектры поглощения двухатомных молекул. Регистрация спектра поглощения паров йода. Качественный анализ спектра. Отнесение полос холодной серии

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение  высшего профессионального образования

«Дальневосточный федеральный университет»

ШКОЛА ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК

Кафедра теоретической и экспериментальной физики

ОТЧЕТ 

по лабораторной работе

на тему «Спектры поглощения двухатомных молекул» 

Выполнил  студент гр. С3546          

___________ 

Проверил  доцент

___________   

_______________________ 

                      (оценка)

г. Владивосток

20 _

Содержание работы:

§  регистрация спектра поглощения паров йода;

§  качественный анализ спектра;

§  отнесение полос холодной серии;

§  расчѐт молекулярных констант;

§  построение графика функции потенциальной энергии молекулы.

Краткая теория

В силу независимости трѐх видов движения молекулы, еѐ полная энергия равна сумме энергий, соответствующих  трѐм подсистемам:

Е=Е_e+Е_V+Е_J .

Если пренебречь вращением, то при переходе молекулы с одного уровня на другой может излучиться квант с частотой:

где символы состояний с большей энергией (“верхних” уровней) отмечены одним штрихом, а символы комбинирующих с ними состояний с меньшей энергией (“нижних” уровней) – двумя штрихами, например, E_e’  и E_e”– энергии верхнего и нижнего электронных состояний, E_V’ и E_V”  – энергии верхнего и нижнего колебательных состояний, h – постоянная Планка. Таким образом, электронно-колебательный спектр молекулы имеет вид полос, каждая из которых соответствует переходу между двумя электронными состояниями.

Молекула в данном электронном состоянии может рассматриваться как "ангармонический осциллятор", возможные значения энергии которого представляются в виде ряда по степеням где  – собственная частота осциллятора, μ – приведѐнная масса молекулы, х_e - постоянная ангармоничности (_ex_e_e), колебательное квантовое число может принимать значения: V=0, 1, 2, … V_max.

В поглощении при обычных условиях наблюдается одна или две серии электронно-колебательных переходов:

При V”=0 общая формула для частот переходов “холодной” серии:

При V”=1  общая формула для частот переходов “горячей” серии:

Формула для определения энергии диссоциации :

Выполнение работы

1. На установке, изображѐнной на рис. 1 был зарегистрирован спектр паров йода (рис. 2).

Рисунок 1. Блок-схема установки.

1.  Лампа накаливания.

2.  Коллиматорный объектив. 3. Кювета с парами йода и устройством для подогрева.

4.  Монохроматор.

5.  ФЭУ (приемник излучения).

6.  Устройство, обеспечивающее развертку спектра

(сканирование).

7.  Переключатель        скорости сканирования.

8.  Блок питания ФЭУ.

9.  Питание подогрева кюветы.

10.  Предварительный усилитель.

11.  Блок    питания         лампы накаливания и неоновой лампы.

12.  Самописец.

13.  Столик с дифракционной решеткой.

14.  Шкала, связанная с углом разворота решетки (в условных единицах).

15.  15,16. Соединительные кабели.

16.  Зеркала.

17.  Барабан          ручной            развертки спектра (использовать            не рекомендуется).

18.  Соединительная муфта.

19.  Входная          и          выходная        щели монохроматора.