固体物理课件-简正振动.pptVIP

6. 工作意义 1. 细致了解光子－原子作用机制，Γ、 f 量子光学计算. 2. 超光速。Cs原子气体反常色散区，群折射率. 3. 慢光速，信息存储. 4. 钠原子团负热容量－基质隔离. 1.2 1.4 1.6 5890 5890.1 5889.9 5889.9 5890 5890.1 1 2 吸收系数α(λ)? 折射率n(λ)? 科学家对宇宙射线中能量高于10的20次方电子伏特的高能粒子特别有兴趣。这些高能粒子的切伦科夫辐射集中在电磁光谱中的微波区域。1962年，俄国科学家Askaryan曾预测高能粒子撞击到致密的物质时，会以强烈的脉冲方式发射同调切伦科夫辐射，此即为Askaryan效应。David Saltzberg等科学家为验证Askaryan效应，利用史丹佛直线加速器(SLAC)的Final Focus TestBeam将γ射线射入沙箱，产生预期中的同调微波，于是科学家进而将两具喷射推进实验室的射电望远镜指向月球。他们预期当宇宙射线中的微中子撞击到月球背面，进入月球表层的土壤时，会产生在月球正面可观测到的切伦科夫光，至目前为止，仪器读数显示测得的信号来自遥远的类星体(quasar)，科学家仍期待会发现由月球产生的微波脉冲，如此即可利用月球做为宇宙射线的侦测器了。 切伦科夫辐射在高能物理中，常应用于带电粒子的量测，科学家在地面上一直利用此原理，以深水检测器来进行宇宙射线(cosmic ray)的研究，东京大学在岐阜神冈町建造一座蓄有100万公吨的纯水蓄水槽，来观察这些纯水是否会出现切伦科夫辐射；建在南极洲的介子与微中子侦测器数组AMANDA (Antarctic Muon and Neutrino Detector Array)亦为类似的计划。 1.光声光谱特点 光声光谱法对于不透明﹑高反射﹑高散射固体试样（包括粉末），可直接测定，不需处理样品。适用于食品检测。 传统分光光度计难以测量具有下面特点的样品的吸收光谱， * 强吸收、高分散的样品 * 制样困难的样品 * 必须进行无损分析的样品 传统的吸收光谱是相对测量，光声光谱是直接测量，因而灵敏度高。 样品可以是固体、液体和气体。 补充4 ～光声光谱(PAS) 2.光声光谱原理 样品 吸收 光能 无辐射跃迁（热效应，红外波段）、 发光衰减 (可见和紫外光波段） 化学变化 (紫外光波段) 入射光 分子的振动能级（量子化）： n ：振动量子数； ?：化学键的 振动频率。 1、双原子分子的简谐振动及其频率 化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧 简正振动 * 该振动符合物理学上的简偕运动，遵从虎克定律。 * 从上式可看出：振动频率与键能成正比，与原子的折合质量成反比。 * 发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的折合质量和键的力 常数，即取决于分子的结构特征。 * 化学键键强越强（即键的力常数k越大）原子折合质量越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。 键类型 —C?C — —C =C — —C — C — 力常数 15 ? 17 9.5 ? 9.9 4.5 ? 5.6 峰位 4.5?m 6.0 ?m 7.0 ?m 　　 表 某些键的伸缩力常数（毫达因/埃） * 原子的质量越大，振动吸收频率越低。模型合理. * 吸电子诱导效应使振动吸收频率升高。 ～ ～ 影响基本振动频率的直接原因是相对原子质量和化学键的力常数。化学键的力常数k越大，折合相对原子质量?越小，则化学键的振动频率越高，吸收峰将出现在高波数区；反之，则出现在低数区。 例１　水分子 2、分子中基团的基本振动形式 1）伸缩振动 2）变形振动 例２ CO2分子 指纹区可分为两个波段 （l）1300——900 cm-1 这一区域包括C—O、C—N、C—F、C—P、C—S、P—O、Si—O等键的伸缩振动和C=S、S=O、P=O等双键的伸缩振动吸收。 （2）900—600 cm-1 这一区域的吸收峰是很有用的。例如,可以指示—（CH2）n—的存在。实验证明，当 n ≥ 4时，— CH2—的平面摇摆振动吸收出现在 722 cm-1,随着n的减小，逐渐移向高波数。此区域内的吸收峰，还可以为鉴别烯烃的取代程度和构型提供信息。 ??????3.? 双原子分子的振动光谱 模型：简谐振子 势能