Обработка спектрограмм

Вначале визуально изучают спектрограмму для идентификации линий ртути и выделения линий спутников.

Затем пленку размещают на столике компаратора и измеряют положение линий на шкале прибора. По этим данным определяют длины волн спутников с помощью интерполяционной формулы:

, (5)

где: λ₀, С₀, п₀ – постоянные, п –отсчет по компаратору, соответствующий линии λ. Соотношение (5) описывает градуировочную кривую спектрографа.

Для расчёта постоянных в формуле (5) необходимо определить дополнительно к отсчетам линий спутников еще отсчеты п₁, п₂, п₃, для трех известных линий ртутного спектр λ₁, λ₂, λ₃. Тогда из системы трех уравнений можно найти:

(6)

Рекомендуется использовать сравнительно узкие линии ртути λ₁=4077, λ₂=4359, λ₃=4916 Ǻ. При этом целесообразно начало отсчета n совместить с линией λ₁. Правильность вычисления постоянной проверяют путем подстановки в формулу (5) данных для одной из длин волн, например, λ₂. Расхождение не должно превышать 1-2 Ǻ. Для повышения точности получаемых результатов, следует использовать значения п, ус­редненные по трем отсчетам.

Рассчитанные таким способом длины волн λспутников переводят в волновые числа (см^-1) = 10⁸/λ (Ǻ). Очевидно, волновые числа, пропорциональные частотам, более удобны для определения смещения Δν спутников относительно возбуждающих линий. Вычисляют значение Δν для спутников у наиболее интенсивной линии ртути λ₀₁=4047 Ǻ ( =24705 см^-1) и λ₀₂=4359 Ǻ ( =22938 см^-1).

№изм	Наиме- нование линий	Отсчеты по компаратору, мм	λ,   Ǻ	, см-1	, см-1
			Сред - нее.
	ртуть	0.00	0.02	0.00

Результаты всехизмерений и расчетов оформляют в виде таблицы. (В приведенной таблице заполнена одна строка для примера).

Определяют частоты (волновые числа) собственных колебаниймо­лекулы CCl₄. При этом для симметричных пар спутников используют усредненные значения .

В заключение определяют энергию возбуждения колебательных уровней молекулы hν_{i ,}сравнивают её с энергией возбуждающего кванта hν ₀ согласно соотношению:

Е = hν (эВ) = 1.24·10 ^{- 4} Δ см ^{- 1}

Записанный здесь числовой коэффициент позволяет получить энергию в электронвольтах (эВ), если волновое число спектральной линии подставить в обратных см (см^-1). Любознательным предоставляется возможность проверить это соотношение самостоятельно.

Контрольные вопросы

1. Укажите известные Вам виды рассеяния света и их природу.

2. Какие закономерности наблюдаются вспектрах КРС?

3. Какие из этих закономерностей можно проверить в предлагаемом эксперименте?

4. Как интерпретируется явление КРС с точки зрения квантовой теории?

5. Объясните влияние температуры на спектр КРС.

6. Выведите соотношения (6) и (5).

7. Попытайтесь установить связь между спектрами КРС и спектрами поглощения молекул.

8. Укажите оптимальные условия для наблюдения спутников.

9. Какую информацию о веществе содержат спектры комбинационного рассеяния?

Литература

1. Белый М.У., Охрименко Б.А. Атомная физика. - Киев.:Вища школа, 1984. С. – 176-178.

2. Матвеев А.А. Оптика: учебное пособие. - М.:Высшая школа. -1985.-С. 289-300.