Introduzione
agli spettri molecolari
Caratteristiche
principali dei dati sperimentali. Spettri nella regione delle microonde.
Spettri nel vicino e lontano infrarosso. Spettri nella regione ultravioletta.
Aspetti complessivi e struttura fine. Spettri nella regione visibile ed effetto
Raman.
Spettrometri
a microonde classici
Larghezza
di riga e differenti cause di allargamento. Coefficiente di assorbimento.
Sorgenti, rivelatori, componenti. Tecniche di modulazione, amplificatori
sincroni, problemi di rumore. Misure di masse atomiche, momenti di dipolo
molecolare.
Rivelatori
infrarossi
Principi
di funzionamento: rivelatori quantistici e termici. Caratterizzazione e
parametri standard: responsivita', NEP, D*. Fotoconduttori, es. PbS.
Fotovoltaici, es. HgCdTe. Rivelatori termici: bolometri, termovoltaici,
(termocoppie, termopile), pneumatici, piroelettrici.
Metodi
sperimentali della spettroscopia infrarossa
Spettri
di assorbimento, esempi per molecole biatomiche e symmetric tops. Spettrometri
a reticolo, risoluzione, angolo di blaze. Spettrometri a trasformata di
Fourier. Calibrazione. Apodizzazione.
Spettrometri
laser
Laser a
gas. Laser a stato solido. Calibrazione e tecniche eterodina. Spettroscopia
sub-Doppler, assorbimento saturato. Circuiti ad aggancio di fase, offset di
frequenza. Diodi raddrizzatori, angolo di antenna, uso come "mixer".
Spettrometri
Raman
Schema
di principio di uno spettrometro Raman. Spettro Stokes e anti-Stokes. Spettri
rotazionali e vibro-rotazionali Raman di gas molecolari. Esempi di spettrometri
Raman.
Elementi
di metrologia
Cosa
significa "misurare". Confronto di campioni. Standard di frequenza e
di tempo. Grandezze caratteristiche di un oscillatore.
Il
campione primario al cesio. Campioni primari e secondari. Prospettive per nuovi
campioni (fontane di cesio, …)
I
campioni di frequenza nella regione infrarossa
Standard
di frequenza primario e campioni secondari in IR. Laser stabilizzati in
frequenza.
Il laser
HeNe/CH4.
Il laser
a CO2 e la stabilizzazione sulla
fluorescenza di CO2.
Il
confronto con il campione primario: catene di frequenza.
Metodi
non convenzionali di spettroscopia laser
Tecniche
optoacustiche. Spettroscopia laser-Stark. Metodo del Doppler-splitting. Laser molecolari
a pompaggio ottico.
Alcuni
esperimenti significativi.
La
misura della velocita' della luce. Spettroscopia laser a due fotoni. Misura
della costante di Rydberg.
Introduzione
Richiami
di meccanica quantistica. Moto di nuclei e elettroni. Modelli di base per
l'interpretazione degli spettri molecolari.
L'
oscillatore armonico.
L'Hamiltoniana
molecolare
L'approssimazione
di Born-Oppenheimer.
Modelli
per l'interpretazione delle molecole piu' semplici: H2+ e H2.
Il
rotatore rigido: livelli, autofunzioni, spettro.
La
vibrazione della molecola biatomica. Rotatore non rigido. Transizioni
vibrazionali e rotazionali.
Potenziale
di Morse. Modelli roto-vibrazionali. Coefficienti di Dunham.
Effetti
isotopici. Confronto con gli spettri infrarossi.
Simmetria
molecolare e teoria dei gruppi
Elementi
di teoria dei gruppi. Trasformazioni di simmetria. Gruppi di trasformazioni.
Gruppi puntuali.
Rappresentazioni
di un gruppo. Rappresentazioni irriducibili e caratteri. Classi. Analisi di una
rappresentazione riducibile.
Applicazione
della teoria dei gruppi allo studio degli spettri molecolari. Esempi.
Spettri
vibrazionali
Gradi di
libertà vibrazionali. Coordinate normali, energia cinetica e potenziale.
Coordinate interne.
Modi
normali di vibrazione. Vibrazioni degeneri.
Effetto
della simmetria su vibrazioni degeneri e non.
Spettri
rotazionali
Molecole
lineari. Rotatore simmetrico. Rotatore sferico. Rotatore asimmetrico.
Livelli
energetici e loro proprietà di simmetria. Regole di selezione.
Interpretazione
dei dettagli fini degli spettri infrarossi e a microonde
L'oscillatore
anarmonico. Il rotatore non-rigido. Interazione tra vibrazioni e rotazioni.
Distorsione centrifuga.
Moti
interni di grande ampiezza: inversione, rotazione interna. Esempi.
Intensità
delle transizioni. Statistica di spin nucleare.
Struttura
iperfine.
L'effetto
di campi esterni
Il campo
elettrico. L'effetto Stark in molecole lineari, simmetriche e asimmetriche. Il
campo magnetico. L'effetto Zeeman.