Teoria delle pertubazioni Interazione radiazione-materia Radiazione elettromagnetica Molecola Interazione Equazione di Schrödinger Approssimazione Born-Oppenheimer Equazioni di Maxwell Teoria delle pertubazioni dipendente dal tempo

Trattazione quantistica Approssimazione semiclassica Il campo elettromagnetico è descritto come un insieme di oscillatori quantistici che interagisce con il sistema molecolare scambiando quanti di energia. L’energia e il momento angolare totale sono conservati. Approssimazione semiclassica La radiazione elettromagnetica è trattata come un campo di radiazione classico, mentre gli stati energetici molecolari sono quantizzati.

(frequenza) = numero di cicli al secondo. [Hz]=[s-1] (lunghezza d’onda) = distanza percorsa in un ciclo [nm] (frequenza) = numero di cicli al secondo. [Hz]=[s-1]  (numero d’onda) = numero di lunghezze d’onda in un ciclo [cm-1]

La radiazione elettromagnetica La radiazione elettromagnetica è costituita da campi elettrici e magnetici, la cui propagazione nello spazio è descritta dalle equazioni di Maxwell. Nel vuoto: Le variazioni del campo elettromagnetico nello spazio e nel tempo sono correlate:

Esiste una unica direzione di propagazione (es. asse x) 2) I campi elettrici e magnetici non hanno componenti lungo la direzione di propagazione della r.e.m.: Ex=0 Bx=0 3) Le altre componenti dei campi elettrici e magnetici sono accoppiate tra loro: Ez = By Ey=Bz

Onda piana polarizzata y Una radiazione polarizzata ha piani di oscillazione dei campi elettrici e magnetici fissati nello spazio. Per una radiazione polarizzata linearmente lungo x: Ez≠0 Ey=0 Bz= 0 By≠0

Onda polarizzata circolare Per una radiazione polarizzata linearmente lungo x: Ez = Ey ≠ 0 Bz = By ≠ 0

Onda piana progressiva che si propaga lungo l’asse z polarizzata linearmente lungo x: vettore d’onda = vettore nella direzione di propagazione della radiazione

Dalla equazione di propagazione delle onde: Soddisfatta per:  = c k Poiché: Ritroviamo:

L’intensità della radiazione è legata alla parte reale del campo elettrico: La densità di energia è invece legata al quadrato dei campi elettrici e magnetici:

Rappresentazione corpuscolare della luce La radiazione è costituita da pacchetti localizzati di energia. Quanti di luce Fotoni I fotoni sono particelle che viaggiano alla velocità della luce e che possono trasferire energia, impulso e momento angolare (luce polarizzata).

stato iniziale: E(i) = E0 + h stato finale: E(f) = E1 L’assorbimento di un fotone può essere visto come un processo collisionale in cui viene conservata l’energia. fotone (h) E1 E1 x E0 x E0 Sistema molecolare a due livelli Sistema molecolare a due livelli stato iniziale: E(i) = E0 + h stato finale: E(f) = E1 Poiché: E(i) = E(f) E1 - E0 = h condizione di Bohr