Short Summary of the Essentials of the PC V Lecture. To be covered by the first excercise of this class

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1 Short Summary of the Essentials of the PC V Lecture To be covered by the first excercise of this class

2 Das elektromagnetische Spektrum und Spektralbereiche

3 Lineare Polarisation Elektromagnetische Wellen

4 Zirkulare Polarisation Phasenverschiebung von zwei linear polarisierten, senkrecht aufeinander stehenden Wellen mit Phasenverschiebung um /4

5 Wechselwirkung von elektromagnetischer Strahlung mit Materie 1. Absorption von Licht Licht Medium: Absorber 2.Emission von Licht Licht Medium: Emitter

6 Absorption von Sonnenlicht unter Wasser Unterwasserphotographie Ohne Farbkorrektur Mit Farbkorrektur

7 3.Elastische Lichtstreuung 3 (a) 400 nm-strahlung wird 9,4 fach stärker gestreut Als 700 nm Strahlung

8 3(b) Streuung von Licht an Partikeln Mie-Streuung: Licht wird an Partikeln gestreut Rayleigh-Streuung: Licht wird an Molekülen gestreut

9 4. Brechung von Licht (refraction) Optische Phänomene in der Atmosphäre

10 Beugung (diffraction) von Licht

11 5. Reflexion von Licht

12 Das elektromagnetische Spektrum und Spektralbereiche

13 Natürliche Linienbreite: Lorentz-Profil Energielage Intensität Halbwertsbreite Rel. Energie [ev]

14 Vergleich: Lorentz-Profil Gauß-Profil

15 Beiträge zur Verbreiterung von Spektrallinien Natürliche Linienbreite Druckverbreiterung Lorentz-Profil Doppler-Verbreiterung Auflösung des Spektrometers Gauß-Profil

16 Molekulare Rotation Drehmoment M = r x F Drehimpuls L= r x p = I Trägheitsmoment I = m r 2 Torque Angular momentum Moment of inertia M

17 Hauptträgheitsachsen von Molekülen

18 Energienieveaus des starren Rotators Allgemeine Auswahlregel: J= 1

19 Beispiel: HCl Rotationsübergänge und Rotationsspektren

20 Intensität Thermische Besetzung von Rotationsniveaus

21 Quelle: Aktins

22 Quelle: Aktins Bedeutung der Quantenzahl K für den symmetrischen Kreisel

23 Rotationsdrehimpuls im linearen und symmetrischen Kreisel Linearer Kreisel: Drehimpulsvektor J fällt mit der Rotationsachse zusammen J J Quelle:Hollas J a Symmetrischer Kreisel: K ist die Projektion von J auf die Symmetrieachse (Figurenachse) a. Es gibt 2J+1 Werte von K, die von -J K +J laufen. Die Kreiselachse präzediert um die raumfeste Drehimpulsachse. Quelle: Demtröder-Experimentalphysik

24 Rotations-Raman-Spektroskopie linearer Kreisel C.V. Raman ( ): Nobel-Preis für Physik 1930 Atkins

25 Rotations-Raman-Spektren linearer Kreisel J=-2 J=+2 12 B 4 B = 4BJ + 6B

26 Vergleich Harmonischer Oszillator Anharmonischer Oszillator

27 Infrarotabsorption von HCl: Rotations-Schwingungsspektren Grund für Aufspaltung der Linien: Isotopomere des HCl (H 35 Cl, H 37 Cl) Nulllücke (zero gap) Intensitäten: Thermische Population der Niveaus

28 Quelle: Hollas Rotationsschwingungsübergänge

29 Rotations-Schwingungsspektren IR-Absorption Raman-Streuung Quelle: Hollas

30 Wasser (H 2 O) 1 =3835 cm -1 2 =1648 cm -1 3 =3939 cm -1 O O O symmetric stretch ( =2.7 m) bend ( =6.3 m) Alle Schwingungen sind für die Umwelt von Bedeutung (Treibhauseffekt) anti symmetric stretch ( =2.6 m)

31 Inversionsschwingung von NH 3 : Auftreten von Doppel-Minimum-Potentialen

32 2p

33

34 Quelle: Hollas Progressionen und Sequenzen

35 Elektronische Übergänge: Franck-Condon-Prinzip

36 Elektronische Übergänge: Franck-Condon-Prinzip

37 Intensitätverteilung der Schwingungsfeinstruktur

38 Photoelektronen-Spektroskopie Ionisation der Valenzschale Innerschalen- Ionisation

39 MO-Schema und Photoelektronen-Spektren: Beispiel N 2 Experimentelle Untersuchung der besetzten Molekül-Orbitale