A. A. 1999/2000

FISICA MOLECOLARE - I Modulo

Prof. A. Di Lieto

 

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".

Elementi di metrologia

Cosa significa "misurare". Confronto di campioni.Standard di frequenza e di tempo. Il campione primario al cesio. 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. La velocita' della luce.

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.

 

 

A. A. 1999/2000

FISICA MOLECOLARE - II Modulo

Prof. A. Di Lieto

 

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. 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. 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.

L'effetto di campi esterni

Il campo elettrico. L'effetto Stark in molecole lineari, simmetriche e asimmetriche. Il campo magnetico. L'effetto Zeeman.