Φωταύγεια. Θεόδωρος Λαζαρίδης

Σχετικά έγγραφα
Μοριακή Φασματοσκοπία I. Παραδόσεις μαθήματος Θ. Λαζαρίδης

Φασματοσκοπίας UV/ορατού Φασματοσκοπίας υπερύθρου Φασματοσκοπίας άπω υπερύθρου / μικροκυμάτων Φασματοσκοπίας φθορισμού Φασματοσκοπίας NMR

Μοριακά φάσματα. Όσον αφορά τα ενεργειακά επίπεδα των ηλεκτρονίων σε ένα μόριο, αυτά μελετήθηκαν σε μια πρώτη προσέγγιση μέσω της μεθόδου LCAO.

Δx

ΦΑΣΜΑΤΑ ΕΚΠΟΜΠΗΣ ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ

ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ: Τα άτομα έχουν διακριτές ενεργειακές στάθμες ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΣΤΑ ΦΑΣΜΑΤΑ

ΜΟΡΙΑΚΗ ΦΘΟΡΙΣΜΟΜΕΤΡΙΑ

Εφαρμογές της θεωρίας ομάδων

Μέθοδοι έρευνας ορυκτών και πετρωμάτων

Κυματική φύση της ύλης: ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ. Φωτόνια: ενέργεια E = hf = hc/λ (όπου h = σταθερά Planck) Κυματική φύση των σωματιδίων της ύλης:

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΦΑΣΜΑΤΟΜΕΤΡΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΚΥΜΑΤΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ

ΠΙΑΣ ΑΤΟΣΚΟΠ ΦΑΣΜΑ ΑΣ ΚΑΙ ΧΗΜΕΙΑ ΝΤΙΚΗΣ ΕΣ ΚΒΑΝ ΑΡΧΕ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΦΑΣΜΑΤΟΜΕΤΡΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ (SPECTROMETRIC TECHNIQUES)

PLANCK 1900 Προκειμένου να εξηγήσει την ακτινοβολία του μέλανος σώματος αναγκάστηκε να υποθέσει ότι η ακτινοβολία εκπέμπεται σε κβάντα ενέργειας που

PLANCK 1900 Προκειμένου να εξηγήσει την ακτινοβολία του μέλανος σώματος αναγκάστηκε να υποθέσει ότι η ακτινοβολία εκπέμπεται σε κβάντα ενέργειας που

December 18, M + hv = M + + e + E kin (1) P ki = σ ki n L (2)

Οργανική Χημεία. Κεφάλαια 12 &13: Φασματοσκοπία μαζών και υπερύθρου

Ενόργανη Ανάλυση II. Ενότητα 3: Εισαγωγή στις φασματομετρικές τεχνικές. Θωμαΐδης Νικόλαος Τμήμα Χημείας Εργαστήριο Αναλυτικής Χημείας

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΘΕΡΙΝΑ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 10/11/2013

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Δ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 24 ΜΑΪΟΥ 2002 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ : ΦΥΣΙΚΗ

Διατομικά μόρια- Περιστροφική ενέργεια δονητικά φάσματα Raman

Κεφάλαιο 39 Κβαντική Μηχανική Ατόμων

Μοριακός Χαρακτηρισμός

Φθορισμομετρικός προσδιορισμός κινίνης σε tonic water

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ. Άσκηση 2 η : Φασματοφωτομετρία. ΓΕΩΠΟΝΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Γενικό Τμήμα Εργαστήριο Χημείας

Ασκήσεις Φασµατοσκοπίας

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ-ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 3 ΔΙΑΓΝΩΣΗ ΚΑΡΚΙΝΙΚΩΝ ΜΟΡΦΩΜΑΤΩΝ ΣΕ ΙΣΤΟΥΣ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΟΥ ΜΑΚΡΑΝ ΕΡΥΘΡΟΥ

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ: ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ/Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΘΕΡΙΝΑ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ:

ETY-202. Εκπομπή και απορρόφηση ακτινοβολίας ETY-202 ΎΛΗ & ΦΩΣ 12. ΎΛΗ & ΦΩΣ. Στέλιος Τζωρτζάκης 21/12/2012

Διατομικά μόρια- Περιστροφική ενέργεια δονητικά - περιστροφικά φάσματα

Μοριακά Τροχιακά ιατοµικών Μορίων

ΦΥΣΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΤΗΝ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΧΗΜΕΙΑ

ΚΕΦ.7 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΑΝΑΛΥΣΕΩΣ Μ. ΚΟΥΠΠΑΡΗΣ - ΠΑΡΑΔΟΣΕΙΣ ΑΝΑΛΥΤΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΙΙ

ΟΡΓΑΝΑ ΓΙΑ ΤΗ ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΟΥ ΦΘΟΡΙΣΜΟΥ ΚΑΙ ΤΟΥ ΦΩΣΦΟΡΙΣΜΟΥ

ΠΡΟΤΥΠΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΣΜΥΡΝΗΣ

ΦΑΣΜΑΤΟΜΕΤΡΙΑ ΜΟΡΙΑΚΗΣ ΦΩΤΑΥΓΕΙΑΣ

Λύση 10) Λύση 11) Λύση

Εκπομπή ακτινοβολίας

Ιστορική αναδρομή του φαινομένου Raman

ΓΛ/Μ ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΟΡΟΣΗΜΟ. Τεύχος 3ο: Φυσική Γενικής Παιδείας: Ατομικά Φαινόμενα

( J) e 2 ( ) ( ) x e +, (9-14) = (9-16) ω e xe v. De = (9-18) , (9-19)

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝ. ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΗΣ

Μελέτη φθορισμού βιολογικών δειγμάτων

ΜΟΡΙΑΚΗ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ

ΟΡΓΑΝΟΛΟΓΙΑ ΦΑΣΜΑΤΟΜΕΤΡΙΚΩΝ ΟΡΓΑΝΩΝ ΜΕΤΡΗΣΗΣ: ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ ΦΘΟΡΙΣΜΟΥ, ΦΩΣΦΩΡΙΣΜΟΥ, ΣΚΕΔΑΣΗΣ ΕΚΠΟΜΠΗΣ, ΧΗΜΕΙΟΦΩΤΑΥΓΕΙΑΣ

Η ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΤΟΥ ΑΤΟΜΟΥ ΤΟΥ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ

Κεφάλαια (από το βιβλίο Serway-Jewett) και αναρτημένες παρουσιάσεις

ΦΥΣΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΤΗΝ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΧΗΜΕΙΑ

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑΚΗ ΔΟΜΗ ΤΩΝ ΑΤΟΜΩΝ ΚΑΙ ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ/Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΑΠΟΦΟΙΤΟΙ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 09/01/12 ΛΥΣΕΙΣ

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΘΕΡΙΝΑ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 16/11/2014 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΑΡΧΩΝ ΜΑΡΚΟΣ ΘΕΜΑ Α

ΜΟΡΙΑΚΗ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ

ΘΕΜΑ 1 ο Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα, που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ ΟΡΓΑΝΙΚΩΝ ΕΝΩΣΕΩΝ

ΕΠΑ.Λ. Β ΟΜΑ ΑΣ ΦΥΣΙΚΗ I ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

α. φ 1. β. φ 2. γ. φ 3. δ. φ 4. Μονάδες 5

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ LASER ΤΜΗΜΑ ΟΠΤΙΚΗΣ & ΟΠΤΟΜΕΤΡΙΑΣ ΑΤΕΙ ΠΑΤΡΑΣ

ΠΡΟΤΥΠΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΣΜΥΡΝΗΣ

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Δ ΤΑΞΗΣ ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 23 ΜΑΪΟΥ 2003 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ : ΦΥΣΙΚΗ

ΑΤΟΜΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ. Θέμα B

Μονάδες Η υπεριώδης ακτινοβολία. α. με πολύ μικρό μήκος κύματος δεν προκαλεί βλάβες στα κύτταρα του δέρματος. β. δεν προκαλεί φθορισμό.

ΥΠΕΡΥΘΡΗ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ (IR)

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Σύγxρονη Φυσική II. Μοριακή Δομή ΙΙ Διδάσκων : Επίκ. Καθ. Μ. Μπενής

γ - διάσπαση Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

Οπτικές Τεχνικές Ανάλυσης

Ενόργανη Ανάλυση Εργαστήριο. Φασματοσκοπία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy, NMR. Πέτρος Α.

γ-διάσπαση Διάλεξη 17η Πετρίδου Χαρά Τμήμα G3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου

Το Ηλεκτρομαγνητικό Φάσμα

Τηλ: Ανδρέου Δημητρίου 81 & Ακριτών 26 -ΚΑΛΟΓΡΕΖΑ 1

ΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΓΕΝ. ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΑΤΟΜΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΜΑ 1 ο.

Φασματοφωτομετρία. Φασματοφωτομετρία είναι η τεχνική στην οποία χρησιμοποιείται φως για τη μέτρηση της συγκέντρωσης χημικών ουσιών.

γ - διάσπαση Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

ΦΑΣΜΑΤΟΦΩΤΟΜΕΤΡΙΑ ΥΠΕΡΙΩΔΟΥΣ ΟΡΑΤΟΥ (UV VIS)

είναι τα μήκη κύματος του φωτός αυτού στα δύο υλικά αντίστοιχα, τότε: γ. 1 Β) Να δικαιολογήσετε την επιλογή σας.

ΟΡΟΣΗΜΟ ΘΕΜΑ Δ. Δίνονται: η ταχύτητα του φωτός στο κενό c 0 = 3 10, η σταθερά του Planck J s και για το φορτίο του ηλεκτρονίου 1,6 10 C.

ΘΕΜΑ 1 ο Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα, που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

Κεφάλαιο 13 Φασματοσκοπία

Μέθοδοι έρευνας ορυκτών και πετρωμάτων

Βιοφυσική. ΦΥΣ 415 Διδάσκων Σ. Σκούρτης (χειμερινό εξάμηνο ) 1 η Διάλεξη

Οι ακτίνες Χ είναι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με λ [ m] (ή 0,01-10Å) και ενέργεια φωτονίων kev.

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ Φασματοφωτομετρία

ΑΡΧΗ 2ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΤΑΞΗ

Φωτοσύνθεση: η διεργασία που τρέφει τη βιόσφαιρα. η τροφή

ΠΕΙΡΑΜΑ 4: ΟΠΤΙΚΗ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ AΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΥΤΕΡΑ 3 ΙΟΥΛΙΟΥ 2006 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ

ΘΕΜΑ Α. Ι. Οδηγία: Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ I Ενότητα 12 Μοριακά Φάσματα Δημήτρης Κονταρίδης Αναπληρωτής Καθηγητής Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Κεφάλαιο 37 Αρχική Κβαντική Θεωρία και Μοντέλα για το Άτομο. Copyright 2009 Pearson Education, Inc.

ΘΕΜΑ Β Β.1 Α) Μονάδες 4 Μονάδες 8 Β.2 Α) Μονάδες 4 Μονάδες 9

Από τις σημειώσεις του καθηγητή Stewart McKenzie c.uk/teaching.html. Μοριακά ενεργειακά επίπεδα. τυπικά

December 19, Raman. Stokes. Figure 1: Raman scattering

ΘΕΜΑ 1 ο Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα, που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. 1.

Ενεργειακές στάθµεςονοµάζουµε τις επιτρεπόµενες τιµές ενέργειας Όταν το ηλεκτρόνιο βρίσκεται στην στιβάδα µε τη χαµηλότερη ενέργεια δηλ.

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Οι ακτίνες Χ α. έχουν φάσµα που είναι µόνο συνεχές.

Διάλεξη 10: Ακτίνες Χ

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2014

Transcript:

Φωταύγεια Θεόδωρος Λαζαρίδης

2 Φωτόνια και άτομα μόρια: Απορρόφηση Ένα φωτόνιο μπορεί να απορροφηθεί από ένα άτομο ή μόριο. Αν συμβεί αυτό τότε το άτομο ή μόριο λαμβάνει την ενέργεια του φωτονίου και μεταβαίνει σε μία υψηλότερη ενεργειακή στάθμη (διεγερμένη κατάσταση). E 2 hv E 1 Ισχύει: Ε 1 Ε 2 = hv (διατήρηση της ενέργειας)

3 Φωτόνια και άτομα μόρια: Εξαναγκασμένη εκπομπή Αν ένα άτομο ή μόριο βρίσκεται σε μία υψηλή ενεργειακή στάθμη, μπορεί να αλληλεπιδράσει με ένα φωτόνιο και να μεταβεί σε μία στάθμη χαμηλότερης ενέργειας εκπέμποντας ταυτόχρονα ένα φωτόνιο. E 2 hv + hv E 1 Με το μηχανισμό αυτό ένα φωτόνιο προκαλεί την εκπομπή ενός ακόμη φωτονίου ίσης ενέργειας. Στο φαινόμενο αυτό βασίζεται η λειτουργία των laser. Ισχύει: Ε 1 Ε 2 = hv

4 Φωτόνια και άτομα μόρια: Αυθόρμητη εκπομπή Αν ένα άτομο ή μόριο βρίσκεται σε μία υψηλή ενεργειακή στάθμη (διεγερμένη κατάσταση), μπορεί να μεταβεί αυθόρμητα σε μία χαμηλότερη ενεργειακή στάθμη εκπέμποντας ένα φωτόνιο. Ο μηχανισμός αυτός είναι γνωστός και ως ακτινοβόλος αποδιέγερση (radiative deactivation). E 2 + hv E 1 Ισχύει: Ε 1 Ε 2 = hv

5 Είδη μεταπτώσεων και ενέργεια φωτονίου Ένα φωτόνιο, ανάλογα με την ενέργειά του, σχετίζεται με διαφορετικά είδη διέγερσης ή/και αποδιέγερσης (μετάπτωσης): 1. Περιοχή μικροκυμάτων (1 m > λ > 1 mm). Το φωτόνιο προκαλεί μεταπτώσεις ανάμεσα στις ενεργειακές στάθμες περιστροφής των μορίων. Γι αυτό και η φασματοσκοπία μικροκυμάτων ονομάζεται φασματοσκοπία περιστροφής. 2. Περιοχή υπερύθρου (0,3 mm > λ > 0,74μm). Το φωτόνιο προκαλεί μεταπτώσεις ανάμεσα στις ενεργειακές στάθμες δόνησης των μορίων. Γι αυτό και η φασματοσκοπία υπερύθρου (IR) ονομάζεται φασματοσκοπία δόνησης. 3. Περιοχή υπεριώδους/ορατού (400 nm > λ > 10 nm UV, 800 nm > λ > 400nm). Το φωτόνιο προκαλεί μεταπτώσεις ανάμεσα στις ηλεκτρονικές ενεργειακές στάθμες των μορίων και των ατόμων. Γι αυτό και η φασματοσκοπία υπεριώδους/ορατού (UV vis) ονομάζεται ηλεκτρονική φασματοσκοπία. Η περιοχή που ενδιαφέρει περισσότερο στο UV είναι από τα 200 έως τα 400 nm

6 Είδη μεταπτώσεων και ενέργεια φωτονίου

7

8 Πότε μπορεί να έχουμε μετάπτωση; Ας θεωρήσουμε ότι ένα φωτόνιο ενέργειας hv προσπίπτει σε ένα μόριο το οποίο βρίσκεται σε μία στάθμη με ενέργεια E 1 και κυματοσυνάρτηση Ψ 1. Ποιες είναι οι προϋποθέσεις ώστε το φωτόνιο αυτό να απορροφηθεί από το μόριο; 1. Το μόριο πρέπει να έχει μία υψηλότερη ενεργειακή στάθμη (Ε 2, Ψ 2 ) τέτοια ώστε Ε 1 Ε 2 = hv. 2. Το μόριο πρέπει να έχει (έστω και στιγμιαία) ένα ηλεκτρικό δίπολο το οποίο να μπορεί να ταλαντωθεί σε διεύθυνση ίδια με αυτή του ηλεκτρικού πεδίου του φωτονίου και με συχνότητα ίση με ν. Κβαντομηχανικά, το δίπολο αυτό εκφράζεται με την διπολική ροπή μετάπτωσης από την κατάσταση Ψ 1 στην Ψ 2 μ 21 (στη φασματοσκοπία συνηθίζουμε να γράφουμε πρώτα την τελική κατάσταση) Ψ Ψ dτ 2 1 Όπου μ ο τελεστής της διπολικής ροπής. Προσοχή: Ο μ 21 είναι διανυσματικό μέγεθος.

9 Κανόνες επιλογής Η διπολική ροπή μετάπτωσης από μία αρχική κατάσταση 1 σε μία τελική κατάσταση 2 μ 21 παίζει κεντρικό ρόλο στην φασματοσκοπία. Η χρονοεξαρτημένη θεωρία διαταραχών μας λέει ότι η πιθανότητα (επομένως και η ένταση) μετάπτωσης είναι ανάλογη του μ 21 2. Αυτό σημαίνει ότι μόνο οι μεταπτώσεις για τις οποίες ισχύει μ 21 0 μπορεί να συμβούν. Επομένως όλες οι κορυφές που βλέπουμε σε ένα φάσμα αντιστοιχούν σε μεταπτώσεις για τις οποίες μ 21 0. Ο αναλυτικός υπολογισμός του ολοκληρώματος μ 21 είναι επίπονος. Όμως σχετικά εύκολα μπορούμε να εκτιμήσουμε πότε το μ 21 είναι μηδέν και πότε όχι. Αυτό γίνεται εξετάζοντας τη συμμετρία των τροχιακών (ή κυματοσυναρτήσεων) που μας ενδιαφέρουν. Οι κανόνες επιλογής στη φασματοσκοπία μας λένε πότε το μ 21 είναιμηδένκαιπότεόχι. Για παράδειγμα, στην ηλεκτρονική φασματοσκοπία των ατόμων το μ 21 είναι μη μηδενικό μόνο όταν για τον κβαντικό αριθμό της στροφορμής ισχύει 1. Επομένως, μόνο οι μεταπτώσεις μεταξύ τροχιακών που διαφέρουν κατά ±1 στον κβαντικό αριθμό είναι πιθανό να συμβούν. Όταν για μία μετάπτωση ισχύει μ 21 0 τότε λέμε ότι αυτή είναι επιτρεπτή ενώ όταν μ 21 =0λέμε ότι είναι απαγορευμένη. Παρακάτω θα δούμε διάφορα παραδείγματα κανόνων επιλογής.

10 Εξήγηση του κανόνα Laporte Για επιτρεπτή μετάπτωση Πρέπει Το μ είναι u επομένως αν Ψ 1 u και Ψ 2 g τότε το γινόμενό τους θα είναι g u u = g. Όταν μία συνάρτηση είναι g το ολοκλήρωμα της είναι μη μηδενικό. Ομοίως όταν Ψ 1 και Ψ 2 είναι u=> u u u = u όποτε το ολοκλήρωμα είναι μηδέν όπως και η πιθανότητα της μετάπτωσης. Γενικά ισχύει: u u= g g u = u g g = g Τονίζουμε ότι μία κυματοσυνάρτηση μπορεί να έχει συμμετρία g ή u μόνο όταν το μόριο έχει κέντρο συμμετρίας.

Φωταύγεια Χαρακτηριστικά Μήκος κύματος μεγίστου (λ em ) Μετατόπιση Stokes Χρόνος ζωής (lifetime, τ) Κβαντική απόδοση, Φ

Μετατόπιση Stokes Sir George Gabriel Stokes, 1819 1903 Τυπικά η εκπομπή είναι μικρότερης ενέργειας από την απορρόφηση. Η μετατόπιση αυτή προς το ερυθρό ονομάζεται μετατόπιση Stokes

Το πείραμα του Stokes

Που οφείλεται η μετατόπιση Stokes; Πάντοτε ένα τμήμα της ενέργειας που αρχικά δόθηκε στο μόριο (απορρόφηση) «χάνεται» κατά την εσωτερική μετατροπή του μορίου. Η ενέργεια αυτή κατανέμεται στις δονητικές στάθμες του μορίου και τελικά αποδίδεται στο περιβάλλον ως θερμότητα. Περαιτέρω απώλειες ενέργειας είναι δυνατό να έχουμε λόγω αλληλεπιδράσεων με το διαλύτη, λόγω σχηματισμού συμπλόκου στη διεγερμένη κατάσταση (excimer, exciplex) κ.α.

Χρόνος ζωής Φωτοδιέγερση με απορρόφηση φωτονίου UVvis και παραγωγή ηλεκτρονικά διεγερμένου μορίου Αποδιέγερση με παράλληλες αντιδράσεις πρώτης τάξης k r Ακτινοβόλος αποδιέγερση φωταύγεια k nr Μη ακτινοβόλος αποδιέγερση θερμότητα Επομένως, Επειδή για αντιδράσεις 1 ης τάξης

Χρόνος ζωής Μέτρηση Το τ βρίσκεται με προσαρμογή (fitting) των δεδομένων σε εκθετικό

Κβαντική Απόδοση k r k nr

Κβαντική Απόδοση Μέτρηση Χρησιμοποιούμε πρότυπη ουσία με γνωστή Φ Μετρώντας το τ obs και την Φ μπορούμε να βρούμε το τ r

Κανόνας Kasha Vavilov Η κβαντική απόδοση της φωταύγειας είναι ανεξάρτητη του μήκους κύματος διέγερσης Η φωταύγεια σχεδόν πάντα οφείλεται στην πρώτη διεγερμένη κατάσταση μίας δεδομένης πολλαπλότητας ανεξάρτητα από το ποια κατάσταση παράγεται πρώτη.

Φθορισμός 1 Διατήρηση του spin κατά την αποδιέγερση => Επιτρεπτή διεργασία Η μετατόπιση Stokes είναι συνήθως μικρή Ο χρόνος ζωής σύντομος (συνήθως 0,5 5 ns το πολύ ~10 ns)

Ο κανόνας ειδώλου αντικειμένου Σε πολλές περιπτώσει παρατηρείται ότι το φάσμα φθορισμού έχει σχέση ειδώλου αντικειμένου με αυτό της απορρόφησης.

22 Δονητική δομή στα ηλεκτρονικά φάσματα Φάσμα αερίου SO 2

23 Σύμφωνα με την αρχή Frank Condon κατά τη διάρκεια μιας ηλεκτρονικής μετάπτωσης οι πυρήνες παραμένουν ακίνητοι. Αυτό σημαίνει ότι όταν ένα μόριο διεγείρεται ηλεκτρονικά, αρχικά θα βρεθεί σε μία δονητικά διεγερμένη στάθμη της ηλεκτρονικά διεγερμένης κατάστασης.

Η ομοιότητα μεταξύ των δονητικών επιπέδων των S 0 και S 1 οδηγεί σε φάσματα με σχέση ειδώλουαντικειμένου

25 Φωσφορισμός Πολλές φορές ένα μόριο που αρχικά διεγείρεται σε μία απλή διεγερμένη κατάσταση μπορεί να μεταβεί στην αντίστοιχη τριπλή. Αυτό γίνεται με μία διεργασία που ονομάζεται διασυστημική μετάβαση. Η διεργασία αυτή ευνοείται όταν στο μόριο υπάρχει κάποιο βαρύ άτομο (βαρύτερο του S). Η μετάβαση στην βασική κατάσταση είναι απαγορευμένη κατά spin. Γι αυτό το λόγο ο φωσφορισμός έχει μεγάλη χρονική διάρκεια (μέχρι και μερικά s).

Ηλεκτρονικές μεταπτώσεις σε ένα οκταεδρικό σύμπλοκο

Παράδειγμα: Το σύμπλοκο [Ru(bipy) 3 ] 2+ Σύμπλοκα πολύτιμων μετάλλων που παρουσιάζουν φωσφορισμό

Φωσφορισμός του [Ru(bipy) 3 ] 2+ Οφείλεται σε κατάσταση 3MLCT, το Φ ISC 1 λόγω του βαρέως μετάλλου (Ru) Παρατηρούμε ότι σε χαμηλή Τ το φάσμα εκπομπής μετατοπίζεται προς υψηλότερες ενέργειες και αποκτά λεπτή υφή. (γιατί ;)

29 Alexander Jablonski (1898 1980)

Διάγραμμα Jablonski των κυριότερων διεργασιών σε ένα ηλεκτρονικά διεγερμένο μόριο

Σύγκριση Μετατόπιση Stokes Φθορισμός Φωσφορισμός

Εφαρμογές φωσφορισμού στην απεικόνιση Αφαιρείται εύκολα ο φθορισμός υποβάθρου του βιολογικού δείγματος

Καρκινικά κύτταρα HeLa που απεικονίζονται με το σύμπλοκο 8

Παράδειγμα Χρήσης του Φωσφορισμού No delay Οργανική χρωστική Hoechst stain Delay of 10 ns Σύμπλοκο Ir

Οργανολογία Φασματοσκοπίας Φωταύγειας Φασματοφωτόμετρα Εκπομπής (Φθορισμόμετρα, Φασματαοφωτόμετρα Φωταύγειας) Δείγμα Φάσμα εκπομπής και Φάσμα διέγερσης

To δείγμα Το οπτικό σύστημα του οργάνου συλλέγει και μετρά το φως που εκπέμπεται από μία μικρή περιοχή d* 0,1 cm στο κέντρο της κυψελίδας (οι κυψελίδες είναι συνήθως του 1 cm)

Το δείγμα (2) Το δείγμα πρέπει να είναι αρκετά οπτικά αραιό ώστε το φως της πηγής να μην απορροφάται πριν φτάσει στην κεντρική περιοχή Α max =0,1

Οπτικά αραιό δείγμα εξασφαλίζει ότι έχουμε γραμμική σχέση απορρόφησης έντασης φθορισμού Απαραίτητο για οποιαδήποτε μέτρηση!!!

Φάσματα Εκπομπής και Διέγερσης Εκπομπής: Σταθερό μήκος κύματος διέγερσης και σάρρωση του μονοχρωμάτορα εκπομπής Διέγερσης: Σταθερό μήκος κύματος εκπομπής και σάρρωση του μονοχρωμάτορα διέγερσης. Το φάσμα διέγερσης πολλές φορές είναι όμοιο με το UV Vis.

Παράδειγμα η χρωστική DY665

Παράδειγμα: Το σύμπλοκο [Ru(bipy) 3 ] 2+ Σύμπλοκα πολύτιμων μετάλλων που παρουσιάζουν φωσφορισμό

Φθορισμός Φωσφορισμός

Φωσφορισμός του [Ru(bipy)3 2+ ]

TCSPC Αρχή λειτουργίας

Φωταύγεια από d d μετάπτωση [Cr(urea) 6 ] 3+

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Βιολογικοί Ιχνηλάτες και Κυτταρική Απεικόνιση

Αρχή λειτουργίας ενός φωταυγούς ιχνηλάτη

Εφαρμογές στην (βιο)αναλυτική χημεία Βιοαισθητήρας Νa + Εμπορικά διαθέσιμος από το 1997 Αισθητήρας για K + λειτουργεί με ανάλογο τρόπο Αισθητήρες PET

Αισθητήρας για Γλουταθειόνη

Χημειοφωταύγεια Όταν σε μία χημική αντίδραση παράγεται ηλεκτρονικά διεγερμένο είδος το οποίο κατόπιν αποδιεγείρεται με εκπομπή Προσδιορισμός ΝΟ Βιοφωταύγεια Φωταύγεια που παράγεται από βιολογικές αντιδράσεις. Λουσιφερίνη + Ο 2 Οξυλουσιφερίνη + hv Η Λουσιφερίνη της πυγολαμπίδας Λουσιφεράση

Φωταύγεια στη Φύση

Green Fluorescent Protein

GFP chromophore consists of a modified peptide residue Excitation and emission spectra of GFP

Martin Chalfie Osamu Shimomura GFP occurs naturally in this species of jellyfish Aequorea victoria GFP gene can be expressed in other animals Roger Y. Tsien Nobel Prize in Chemistry 2008

56

57 Φασματοφωτόμετρα με φωτοδιόδους

58 Frank Condon Διπολική ροπή μορίου Οι ηλεκτρονικές καταστάσεις εκφράζονται με κυματοσυναρτήσεις που έχουν ηλεκτρονικό ε και δονητικό v μέρος. Επομένως η ροπή μετάπτωσης γράφεται: Και τελικά: