Лабораторная работа 1.3. Изучение молекулярного спектра поглощения и спектроскопическое определение основных констант электронных термов молекулы йода

Цель работы: исследование электронно-колебательно-вращательного спектра поглощения молекулы йода, определение ряда молекулярных констант молекулы в основном и электронно-возбужденном состояниях.

Оборудование: кювета с парами исследуемого вещества (йод), галогенная лампа накаливания, люминесцентная ртутная лампа, спектрограф PGS-2 с системой многоканальной регистрации спектров МАЭС, персональный компьютер.

Лабораторная работа 1.3. Изучение молекулярного спектра поглощения и спектроскопическое определение основных констант электронных термов молекулы йода. (1.91 МБ, PDF) Дубов Д.Ю. Новосибирск: КОФ НГУ, 2020. – 23 с.

Обучающий комплекс подготовлен в рамках модернизации атомного практикума и включает в себя лабораторную работу по оптической спектроскопии двухатомной молекулы. В качестве исследуемых объектов используются галогены (йод, бром), на примере которых студенты знакомятся с закономерностями формирования электронно-колебательных молекулярных спектров поглощения, узнают особенности строения и спектроскопии дигалогенов, учатся использовать спектроскопические данные для определения основных молекулярных констант. Особенностью комплекса является использование нового для атомного практикума современного спектроскопического оборудования: диффракционного спектрографа PGS-2, оснащенного многоканальным анализатором эмиссионных спектров (МАЭС), работающим под управлением современного программного пакета «АТОМ».
При выполнении лабораторной работы студенты проводят калибровку спектрографа по спектру газоразрядной лампы, измеряют исходный спектр излучения галогенной лампы накаливания (источника сплошного спектра) и спектр поглощения сплошного излучения кюветой с парами исследуемого вещества. Обработка исходных спектров включает определение спектрального коэффициента поглощения излучения в электронном переходе, идентификацию основной и нескольких горячих поперечных серий Деландра, экстраполяцию первых разностей по методу Берджа-Шпонер. В итоге обучаемые определяют основные константы участвующих в оптическом переходе термов молекулы: частоты нулевых колебаний, степени ангармонизма и энергии диссоциации. Полученные величины сопоставляются со справочными данными. В качестве дополнительных упражнений предлагается определить сдвиг равновесного межатомного расстояния и оценить колебательную и вращательную температуры исходного терма.
При подготовке разработки создана экспериментальная установка, выполнено ее оснащение современными измерительными приборами и устройствами, обеспечена компьютерная обработка экспериментальных спектров, а также подготовлены подробные методические указания, содержащие теорию исследуемых оптических процессов, порядок получения спектроскопических данных и алгоритмы их обработки.
Обучающий комплекс предназначен для студентов ФФ и ФЕН НГУ, изучающих экспериментальную молекулярную физику, спектроскопию, строение вещества.

Лабораторная работа 1.3. Изучение молекулярного электроннo-колебательного спектра поглощения и спектроскопическое определение основных констант электронных термов двухатомной молекулы. Видео. (MP4, 1280x720) Дубов Д.Ю. Новосибирск: КОФ НГУ, 2013. - 0.26.00.

Видеофильм знакомит обучаемых с теоретическими основами, порядком проведения экспериментов и анализа результатов при выполнении лабораторной работы, в которой на примере молекул брома и/или йода студенты исследуют закономерности формирования электронно-колебательных спектров поглощения двухатомных молекул, узнают особенности спектров дигалогенов, учатся использовать спектроскопические данные для определения основных молекулярных констант.
Видеофильм включает 1) теорию оптических спектров двухатомной молекулы, 2) демонстрацию используемого экспериментального оборудования, объяснение порядка настройки оптической схемы измерений, последовательности получения спектральных коэффициентов поглощения молекулы йода в газовой фазе, 3) алгоритм обработки и анализа полученных экспериментальных данных, различные методы получения информации о молекулярных константах электронных состояний (термов молекулы). При подаче учебного материала видеосъемка сочетается с лекциями на основе анимированных презентаций PowerPoint c закадровым текстом, а также с захватом экрана при работе прикладного программного обеспечения Atom 3.3 и MathCad 15.
В фильме показана работа нового для практикума современного спектрального оборудования: дифракционного спектрографа PGS-2, оснащенного многоканальным анализатором эмиссионных спектров МАЭС. Объясняется порядок получения коэффициента поглощения излучения кюветой, содержащей пара исследуемого вещества, алгоритм обработки колебательной структуры спектра поглощения: составление поперечных серий Деландра и использование метода экстраполяции Берджа-Шпонер для определения энергий диссоциации, частот нулевых колебаний и констант ангармонизма верхнего и нижнего термов молекулы. Обсуждаются методики спектроскопического определения смещения равновесного межъядерного расстояния при возбуждении двухатомной молекулы в условиях неразрешаемо вращательной структуры спектра.
Целевая аудитория фильма – студенты ФФ и ФЕН НГУ, изучающие экспериментальную молекулярную физику, спектроскопию, строение вещества и тому подобные курсы.