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.