Электромагнитные колебания, общий спектр

I. Законы фотохимии. В фотохимии рассматриваются закономерности влияния электромагнитных колебаний видимого и ультрафиолетового участков спектра на реакционную способность химических систем. Общая реакционная способность химической системы характеризуется значениями стандартного сродства реакций АО (Т) и стандартного сродства в процессе образования переходного состояния Значения А0 (7 ) и АС (7) изменяются с изменением температуры. При повышении температуры в системе изменяется кинетическая энергия поступательного и вращательного движения молекул и энергия колебательного движения ядер атомов. В области средних температур энергия движения электронов при изменении температуры практически остается постоянной. Чтобы перевести электроны на более высокие электронные энергетические уровни, надо нагреть систему до высоких температур, при которых многие реагенты разлагаются. При воздействии на химическую систему электромагнитными колебаниями с частотой видимого и ультрафиолетового участков спектра изменяется энергия движения электронов. Поглощая квант энергии, электроны переходят с ВЗМО на НО Ю. Образуется возбужденная молекула, обладающая избыточной энергией. Распределение электронной плотности в возбужденных молекулах существенно отличается от распределения электронной плотности в исходных молекулах. Повышается энергия колебательного движения ядер. Физические и химические свойства возбужденных молекул отличаются от свойств молекул в невозбужденном состоянии. Появляется возможность получения новых веществ, синтез которых невозможен при термическом воздействии на систему. [c.610]

Рис. 11.16. Положение инфракрасного излучения в общем спектре электромагнитных колебаний

Одним из наиболее эффективных методов исследования можно считать оптическую спектроскопию. При прохождении света (УФ, видимого или ИК, т. е. электромагнитных волн с определенной энергией) через раствор органического вещества происходит его частичное или полное поглощение (это зависит от энергии светового пучка и от строения органического вещества). Другими словами, оптическая спектроскопия исследует зависимость интенсивности поглощения света от длины волны (энергии). Поглощенная молекулой энергия может вызвать или переход электрона с одного энергетического уровня на другой, энергия которого выше (УФ-спектро-скопия), или привести к колебанию и вращению атомов (ИК-спек-троскопия). Поскольку спектры поглощения в УФ и видимой областях связаны с электронными переходами, то эти спектры называются также электронными спектрами. В общем спектре электромагнитных волн они находятся в интервале от 200 до 1000 нм. [c.33]

Наиболее простые спектры зарегистрированы у атомов водорода и ему подобных ионов (Не+, +, Ве + и т.д.) Частоты электромагнитных колебаний спектральных линий описывают общей формулой [c.188]

Излучатель предназначен для преобразования энергии накачки (перевода гелий-неоновой смеси 3 в активное состояние) в лазерное излучение и содержит оптический резонатор, представляющий собой в общем случае систему тщательно изготовленных отражающих, преломляющих и фокусирующих элементов, во внутреннем пространстве которого возбуждается и поддерживается определенный тип электромагнитных колебаний оптического диапазона. Оптический резонатор должен иметь минимальные потери в рабочей части спектра, высокую точность изготовления узлов и их взаимной установки. В лазере, показанном на рис. [c.227]

Поглощение ультрафиолетовой и инфракрасной областей спектра используется при анализе в нескольких направлениях в зависимости от пути перехода молекулы из возбужденного в нормальное состояние. В общем, этот переход может осуществляться тремя путями. Возбужденная молекула может подвергнуться химическому изменению. Подобные фотохимические процессы имеют большое значение в других областях, но применение их в анализе ограничено. Возбужденная молекула может перейти в нормальное состояние, распределяя энергию возбуждения на соседние атомы и молекулы, т. е. превращая поглощенную энергию электромагнитных колебаний в тепловое движение. Такие процессы имеют наибольшее значение. Наконец, энергия возбуждения может превратиться в световую энергию —так возникает люминесценция. Такой переход возможен лишь с некоторой потерей энергии, поэтому спектр люминесценции всегда сдвинут в сторону длинноволновой части спектра, т. е. в сторону квантов меньшей энергии. В то же время, чем сильнее этот сдвиг, тем легче создать условия для измерения люминесценции, устраняя влияние фона возбуждающего света. [c.87]

С помощью методов оптической спектроскопии, в том числе спектроскопии в УФ, видимой и ИК-области, можно получить важные сведения о строении молекул. В настоящее время источником ценной информации для химиков стала еще одна область электромагнитных колебаний — микроволны, или волны радиочастотного диапазона, которые ранее представляли интерес лишь для инже-неров-электроников и связистов. Несмотря на то что приборы микроволновой спектроскопии не имеют почти ничего общего с приборами, применяемыми в оптической спектроскопии, в основе обеих групп методов лежат одни и те же принципы. Любые спектры возникают вследствие квантованных переходов в соответствии с условием частот Бора. [c.236]

Позднее было обнаружено, что атомный спектр водорода имеет линии и в других областях электромагнитных колебаний (ультрафиолетовой и инфракрасной). И для них длины волн каждой серии линий связаны уравнением того же типа и с той же постоянной, различия заключаются в значениях чисел т и л. В общем виде частоты линий в сериях для всех атомов могут быть выражены аналогичными уравнениями вида [c.190]

Разработанная в 70-х годах прошлого столетия Дж. Максвеллом теория электромагнитных волн помогла установить единство световых и электромагнитных явлений. Эксперименты с инфракрасным излучением подтвердили электромагнитную теорию Максвелла и показали, что инфракрасные лучи являются частью общего спектра электромагнитных колебаний. [c.8]

На протяжении щести лет берлинский профессор Макс Планк занимался проблемой равновесного электромагнитного излучения абсолютно черного тела. Он искал единую формулу распределения энергии в спектре этого излучения. До него были известны формулы, описывающие два крайних случая — испускания длинных и коротких волн. Общее же решение было неизвестно. После долгих раздумий Планк пришел к выводу, что проблема может быть решена, если допустить, что энергия колебаний атомов Е (Планк полагал, что твердое тело можно представить -состоящим из атомов, колеблющихся около положения равновесия) может принимать не любые значения, но только кратные некоторому наименьшему количеству (кванту) энергии (е) . [c.7]

В 1958 г. Шавлов и Таунс fil] проанализировали возможность генерирования и усиления электромагнитных колебаний оптических и близких к ним частот посредством стимулированного излучения. Они в общих чертах рассмотрели основы теории, а также высказали ряд конкретных предложений относительно выбора активных сред и способов их возбуждения. В частности, они обратили внимание на возможность использования для этих целей веществ с примесью редкоземельных ионов (TR). Летом 1960 г., т. е. через полтора года, Мейман в журнале Nature сообщил о создании импульсного квантового генератора на основе синтетического рубина (кристалла AljOg с ионами Сг +), излучающего в красной части видимого спектра (6943 А) [c.9]

Рис. 2. Общий спектр электромагнитных колебаний.

Общий спектр электромагнитных колебаний. Основной характеристикой электромагнитных колебаний является длина волны Я или частота v, которые связаны между собой простым соотношением к = с и, таким образом, однозначно определяют одна другую. [c.35]

ОБЩИИ СПЕКТР ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КОЛЕБАНИИ 37 [c.37]

Электронная поляризация с достаточным приближением равна молекулярной рефракции, определенной в видимой части спектра , так как колебания с частотой видимого света возбуждают все валентные электроны, способные к смещению в электрическом поле (см. гл. 13). Колебания атомных ядер вследствие их малой частоты не возбуждаются видимым светом они МОГУТ возбуждаться только электромагнитными колебаниями инфракрасной области спектра. Поэтому о колебаниях атомных ядер можно получить сведения только путем изучения инфракрасного спектра. В связи к этим часто вместо термина атомная поляризация пользуются термином инфракрасный член молекулярной рефракции , экстраполированной на бесконечную длину волны. Наличие этого члена, величину которого необходимо оценить, вносит некоторую неточность при вычислении дипольного момента /г. Обычно эта неточность незначительна. Действительно, как на основании теоретических рассуждений , так и по экспериментальным данным известно, что атомная поляризация составляет лишь малую долю электронной поляризации и, больше того, что ее можно в общем принять равной 5—10% электронной поляризации . Существуют и заслуживающие внимания исключения, когда атомная поляризация значительно больше. В этих случаях, как уже указывалось, имеется глубокая связь между атомной поляризацией и структурой молекул, что будет рассмотрено ниже. [c.58]

В ИК-спектре обнаруживаются не любые колебания, а лишь те, которые вызывают изменение дипольного момента молекулы. В общих чертах это условие объясняется следующим образом. Любая волна излучения представляет колеблющееся электромагнитное поле, и [c.46]

В инфракрасной области, в. отличие от средней ультрафио-. Летовой, поглощают все органические соединения. Эта область электромагнитного спектра связана с колебаниями атомов в молекулах. Каждая структурная группа характеризуется своим набором полос поглощения, число, положение и интенсивность которых в большей или меньшей степени зависят от состава остальной части молекулы. Для определения группового состава сложных смесей используют обычно характеристические, т. е. интенсивные полосы, при е > 10 моль/(л-см) практически сохраняющие интенсивность и общий вид независимо от строения остальной части молекулы положение характеристических полос меняется в небольших пределах — до полуширины полосы. [c.141]

Для колориметрического анализа более ценными являются окрашенные соединения, дающие узкую полосу поглошения. Такие вещества имеют в растворе более яркий и чистый цвет, что облегчает сравнение окрасок. Некоторые вещества имеют серый цвет, т. е. поглощают свет довольно равномерно во всех jnia TKax видимого спектра, причем это поглощение сравнительно мало заметно. Так, например, коллоидный раствор т и, погло-шающий около 5% света во всех участках спектра, кажется едва темным, т. е. нажодится на пределе видимости . Между тем окрашенные вещества поглощают значительно меньшую часть общего светового потока (при освещении белым светом). Однако глаз особенно хорошо воспринимает именно это избирательное поглощение света, воспринимаемое как определенный цвет (оттенок) раствора. Видимый спектр представляет, как известно, электромагнитные колебания с длиной волны от 400 т,а (фиолетовый) до 700 m/i (красный). Ширину полосы окрашенного соединения можно принять в среднем не более 100 ra,w, т. е. она равна приблизительно /з общего интервала длин волн видимого света. Раствор аммиачного комплекса меди, который поглощает всего около 3% света в области 600—700 mj, т. е. около 1 % общего светового потока, имеет еще заметную окраску. Раствор хромата калия, разбавленный до едва заметной окраски, поглощает около 6% света в участке спектра 500—400 mft, т. е. всего 2% общего светового потока (при освещении белым светом). Сравнение этих данных с приведенными выше ддя раствора туши показывает значение избирательного характер поглощения света. Краситель родамин Б характеризуется особенно узкой полосой поглощения. В связи с этим резко увеличивается его видимость . Раствор родамина Б, разбавленный так, чтобы он поглощал 2% света при 530 mjt, имеет еще заметную окраску, хотя измерение в фотоэлектрическом колориметре (без светофильтра) не показывает уже поглощения света. [c.34]

Цвет красителей обусловлен тем, что их молекулы в твердом состо-янин и в растворах поглощают только определенную часть падающих на них лучей света. Глаз человека различает лишь часть световых луч ей, относящуюся к видимой области. Эта область составляет небольш ую долю широкого спектра электромагнитных колебаний (распрос траняющегося в пространстве переменного электромагнитного поля). Общая характеристика спектра электромагнитных колебаний представлена в табл. 1, где эт1 колебания охарактеризованы длиной волны X и волновым числом V = 1/л. [c.46]

Важным этапом в развитии учения о строении вещества явилось открытие квантовой природы лучистой энергии (Планк, 1900) и разработка квантовой теории. Все виды электромахнитного излучения могут быть описаны единой шкалой электромагнитных волн (рис. 2), основной характеристикой которых является длина волны к или частота колебаний связанные между собой простым соотношением = с, гдес—скорость света. В общем спектре электромагнитных колебаний значительный участок зани- [c.8]

Микроволновые спектры. Исследования дипольных моментов (электрических моментов), а также магнитных моментов можно проводить посредством измерений высокочастотных электромагнитных колебаний. Высокочастотные колебания в области 10 —10 герц (длина волны от 3 сж до 3 мм) можно также с успехом использовать для определения моментов инерции, межъядерных расстояний и других факторов, обусловливающих структуру молекул. В то время как в инфракрасной области вращательные спектры в общем налагаются на линии колебательных спектров и чистые вращательные спектры в инфракрасной области можно получить только для молекул с особенно малыми моментами инерции, имеется большое число молекул, дающих чистые вращательные спектры в области электрических микроволн. Это имеет место, например, для молекулы Н2О. Далее, в электрическую микроволновую область попадает также так называемый инверсионный спектр молекулы NH3 (см. стр. 572). Микроволновая абсорбционная спектрография является одним из точнейших и наиболее доступных методов для определения структур молекул газа. С ее помощью Вильсону (Wilson, 1950) удалось окончательно установить приводимую на стр. 326 структуру диборана ВгНе- [c.312]

Здесь т = гп1, тг, гпз определяет элементарную ячейку, [д.— структурный элемент решетки в элементарной ячейке, а / — три направления в пространстве. Уравнение (11.118) приводит вместо (11.116) к секулярному детерминанту с Зп строками и Зт столбцами. Для сложной решетки с п структурными элементами в каждой элементарной ячейке каждому значению соответствует в общем случае Зп значений частот. Среди этих Зп колебаний, как и в случае простой решетки, имеются три колебания, для которых при Г - О справедливо соотношение (11.117). Эти колебания называются акустическими колебаниями, а соответствующие функции Ир = = о)р( )— акустическими ветвями спектра решетки. Остальные 3(п—1) колебания называются оптическими колебаниями и относятся к оптическим ветвям спектра решетки. Это название, вводящее в какой-то степени в заблуждение, основано на том, что при переходе к малым значениям I I оптические ветви описывают движение, при котором простые подрешетки сложной решетки колеблются одна относительно другой как единое целое. В случае ионных кристаллов, в которых простые решетки несут различные электрические заряды, это движение приводит к возникновению дипольного момента, который изменяется во времени в зависимости от частоты. Это означает, что колебания связаны с излучением электромагнитных волн и могут соответственно возбуждаться при облучении тела электромагнитными волнами с равной частотой. Таким образом, эти колебания оптически активны. Названия оптические колебания и оптические ветви используются и для неиояных кристаллов, хотя в этом случае вопрос об оптической активности этих колебаний требует всегда дополнительного исследования. [c.73]

В ИК-спектре обнаруживаются не любые колебания, а лишь те, которые вызывают изменение дипольного момента молекулы. В общих чертах это условие объясняется следующим образом. Любая волна излучения представляет колеблющееся электромагнитное поле, и для его возникновения необходима ос- цилляция электрических зарядов. На-Рис. 16. Вращательная струк- оборот, если волна поглощается вещ т-тура в ИК-спектре газообраз- вом, то взамен должен возникнуть ос-ных веществ циллирующий электрический заряд. В [c.46]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология