SPETTROSCOPIA.

Presentazione sul tema: "SPETTROSCOPIA."— Transcript della presentazione:

1 SPETTROSCOPIA

2 Vapore di Na Spettro in assorbimento emissione

3 SPETTROSCOPIA n1 n2 n3 ASSORBIMENTO EMISSIONE DISPERSIONE n3

4 Posizione Intensità Ampiezza della linea

5 LO SPETTRO ELETTROMAGNETICO

6 SPETTROMETRO campione rivelatore (assorb.) prisma, sorgente reticolo
(Raman) Sorgenti: klystron, solenoidi, metalli, o ossidi metallici riscaldati, gas nobili attraversati da scariche elettriche, elementi radioattivi, luce di sincrotrone... Elementi disperdenti: prismi di quarzo, o altri monocristalli, reticoli di diffrazione Rivelatori: semiconduttori, fotomoltiplicatori, pellicole fotosensibili Il campione può essere gassoso, in soluzione liquida, solido (cristallino o in polvere) Le celle sono in genere rivestite di specchi semitrasparenti per aumentare il cammino ottico della radiazione

7 SPETTROSCOPIA DI ASSORBIMENTO
Rivelatore Campione Reticolo Riferimento Sorgente Combinatore dei fasci

8 DISPERSIONE : PRISMA Bassa frequenza Alta frequenza

9 DISPERSIONE : RETICOLO
Raggio diffuso incidente Reticolo di diffrazione

10 Differenti  interferiscono a differenti 
Red   Blue 

11 MONOCROMATORE Al rivelatore Raggi diffusi Raggio incidente Fenditura
Reticolo di diffrazione

12 1. Dispersione diretta prismi reticoli 2. Interferometria La spettroscopia in trasformata di Fourier differisce dalla spettroscopia convenzionale in quanto tutte le lunghezze d’onda sono misurate simultaneamente. Questo riduce considerevolmente il tempo necessario per raccogliere lo spettro con il necessario rapporto segnale/rumore.

13 SPETTROSCOPIA RAMAN Rivelatore Monocromatore o interferometro
Cella del campione Rivelatore Monocromatore o interferometro

14 INTENSITA’ LEGGE DI LAMBERT-BEER I=I0e-εcl c : concentrazione
del campione lunghezza della cella l

15 Legge di Lambert-Beer I=I0e-εcl
La quantità di fotoni assorbiti dalle molecole del campione (cioè la quantità di radiazione assorbita) dipende da la natura chimica delle molecole e la loro concentrazione, c la frequenza della radiazione incidente e = e(n) la lunghezza del “cammino ottico” l

16 INTENSITA’ TRASMITTANZA T=I/I0 ASSORBANZA A=log(I0/I)
COEFFICIENTE DI ASSORBIMENTO MOLARE coefficiente di assorbimento integrato Coefficiente di assorbimento molare Numero d’onda

17 L’intensità di una linea dello spettro dipende da
numero di molecole Ni per volume unitario che sono nello stato iniziale (densità di popolazione) probabilità che la transizione abbia luogo.

18 1. POPOLAZIONE DEI LIVELLI
Rotazionale Vibrazionale Elettronico A. Effetto della separazione dei livelli Livelli DE (cm-1) N/N0 a 300 K Elettronici Vibrazionali Rotazionali

19 B. Effetto della temperatura
Energy 0 K T media T elevata 0K WARM HOT

20 2. PROBABILITA’ DI TRANSIZIONE
INTERAZIONE MATERIA - CAMPO ELETTROMAGNETICO Assorbimento stimolato Emissione stimolata Emissione spontanea assorbimento stimolato w = B  emissione stimolata w’ = B’  emissione spontanea w’ = A B = B’ A  3 B

21 REGOLE DI SELEZIONE E MOMENTI DI TRANSIZIONE
I coefficienti B di Einstein sono legati al momento di transizione Il momento di dipolo cambia quando un elettrone 1s diventa un 2p (non un 2s) Il cambiamento in dipolo associato con la transizione 1s  2p causa l’oscillazione del campo elettromagnetico I cambiamenti della lunghezza di legame di una molecola che vibra causano un cambiamento nel momento di dipolo che causa l’oscillazione del campo EM

22 AMPIEZZA DELLA LINEA ALLARGAMENTO DOPPLER
LARGHEZZA NATURALE DELLA LINEA

23 Effetto Doppler Spostamento verso il rosso (a più basse frequenze)
Spostamento verso il blu (a più alte frequenze) Spostamento verso il rosso (a più basse frequenze) Posizioni della sorgente sonora

24 in moto ferma Intensità

25 Effetto Doppler e temperatura
Frequenza Intensità dell’assorbimento

26 LARGHEZZA NATURALE DELLA LINEA
Tutti i livelli hanno una minima “ampiezza” dovuta al principio di indeterminazione ΔE Δt  ħ La molecola rimane nello stato eccitato per un tempo finito e poi decade per emissione spontanea A  3 B La vita media in uno stato eccitato è tanto più breve quanto maggiore è la differenza di energia rispetto allo stato fondamentale. Tanto più breve è la vita media tanto maggiore è l’ “ampiezza” del livello.