Примерный перечень вопросов к экзамену по курсу

"Введение в атомную и молекулярную спектроскопию"

Денисов Глеб Семенович,

д.ф.-м.н., профессор

Эти вопросы также доступны в rtf формате.
См. также программу этого курса.

1. Феноменологическое описание испускания и поглощения излучения. Переходы спонтанные и вынужденные. Коэффициенты Эйнштейна, их размерность и физический смысл. Время жизни для спонтанного испускания. Сила осциллятора. Матричный элемент оператора перехода.
2. Строение и оптические спектры атома. Движение в центральном поле. Приближенное описание сложных систем. Уровни энергии и спектр одноэлектронного атома. L-вырождение. Влияние спина, тонкая структура. Физическая природа спин-орбитального взаимодействия. Лэмбовский сдвиг.
3. Система уровней и спектры щелочных металлов. Квантовый дефект, его физическая природа. Спектральные серии. Тонкая структура линий.
4. Общий подход к описанию многоэлектронного атома. Основные приближения модели. Интегралы движения. Принцип Паули. Электронные слои и оболочки и их заполнение. Периодическая система элементов. Влияние спина на энергию атома, мультиплетность. Состояния, описываемые симметричными и антисимметричными координатными функциями на примере атома гелия. Система уровней и спектр гелия. Метастабильные состояния.
5. Типы связи. Нормальная связь и (j,j) связь. Роль электрических и магнитных взаимодействий. Экспериментальные критерии. Правило интервалов, правило интенсивностей.
6. Смещенные термы. Специфика уровней, лежащих выше энергии ионизции. Автоионизация. Взаимодействие дискретных уровней. Смешение состояний - недостаточность одноэлектронной модели. Экспериментальные проявления.
7. Спектры атомов во внешнем поле. Явление Зеемана. Расщепление уровней в слабом магнитном поле. Критерий слабого и сильного поля. Типичный вид зеемановского мультиплета для дипольного излучения. Поляризация s- и p-компонент. Множитель Ланде, его физическая природа.
8. Явление Зеемана в сильном поле для случая нормальной связи. Интегралы движения, квантовые числа. Картина расщепления уровней, влияние спин-орбитального взаимодействия. Правила отбора, вид спектра. Квадратичное явление Зеемана и диамагнетизм. Полный Пашен-Бак эффект.
9. Влияние электрического поля на спектр атома. Явление Штарка. Зависимость энергии от магнитного квантового числа. Квадратичный и линейный эффект. Ионизация электрическим полем.
10. Сверхтонкая структура спектральных линий атома. Магнитное взаимодействие моментов ядра и электронной оболочки. Явление Зеемана на компонентах сверхтонкой структуры. Влияние квадрупольного момента ядра.
11. Изотопическое смещение. Влияние ядра и электронной оболочки, нормальный и специфический эффект. Влияние конечных размеров ядра. Лазерное разделение изотопов.
12. Виды движения в молекулах. Приближенное представление полной энергии молекулы. Порядок величины энергии возбуждения электронного, колебательного, вращательного движения. Приближенное представление полной энергии молекулы и его квантово-механическое обоснование по Борну-Оппенгеймеру. Адиабатическое приближение. Потенциальная кривая двухатомной молекулы.
13. Электронные состояния двухатомной молекулы. Интегралы движения и квантовые числа. Правила отбора. Потенциальные кривые молекулы водорода. Спектры поглощения и испускания. Ридберговские состояния.
14. Вращательное движение молекулы. Модель жесткого ротатора. Интегралы движения. Уровни энергии линейной молекулы. Спектры поглощения и комбинационного рассеяния. Влияние центробежного растяжения. Распределение интенсивности во вращательном спектре.
15. Спин ядра и чередование интенсивности во вращательном спектре линейных молекул с центром симметрии. Влияние статистики ядер. Роль симметрии электронной волновой функции.
16. Колебательное движение двухатомной молекулы. Модель гармонического осциллятора. Уровни энергии, правила отбора для дипольных переходов. Влияние ангармоничности. Обертоны, горячие переходы.
17. Колебательно-вращательный спектр двухатомной молекулы. Схема уровней, правила отбора для вращательного квантового числа в ИК и Раман-спектрах. Влияние ангармоничности колебаний. Распределение интенсивности в P-, Q-, R-ветвях. Температурная зависимость. Неравновесные системы. Излучение пламен. Химический лазер.
18. Аппроксимация потенциальной кривой. Формула Морзе. Физический смысл ее параметров. Уровни энергии, приближенное определение энергии диссоциации. Экстраполяция Берджа-Шпонер. Оценка точности.
19. Колебательная структура электронных переходов. Изменение интенсивности полос в прогрессиях. Относительное расположение потенциальных кривых. Принцип Франка-Кондона.
20. Сплошные спектры поглощения и испускания. Определение энергии диссоциации. Спектр молекулы водорода. Эксимеры.
21. Возмущения в спектрах двухатомных молекул. Взаимные возмущения в последовательностях вращательных и колебательных уровней. Правило непересечения потенциальных кривых. Взаимодействие дискретного и сплошного спектров. Предиссоциация электронная, колебательная, вращательная.