Программа государственного экзамена
по специальности для магистров,
обучающихся по образовательно-профессиональным программам:
Спектроскопия и лазерная физика молекул - 412/17
Спектроскопия систем с сильными межмолекулярными взаимодействиями-402/12
Эта программа также доступна в rtf формате.
- Оптическая схема классического спектрального прибора. Дифракционный предел разрешения. Влияние шумов приемника. Критерий Рэлея. Нормальная ширина щели.
- Аппаратная функция классического спектрального прибора, ее вид для области широких и узких щелей. Аппаратная функция Фурье-спектрометра. Аподизация.
- Светосила спектрального прибора. Случай спектрографа и монохроматора, сплош-ного и линейчатого спектра. Светосила Фурье-спектрометра, выигрыш Жакино.
- Спектроскопия с преобразованием Фурье. Связь интерферограммы и спектра. Вы-игрыш Жакино и Фелджета. Аппаратная функция. Аподизация.
- Измерение интенсивности в спектрах поглощения. Закон Бугера. Область приме-нимости, причины отклонений. Единицы коэффициента поглощения.
- Определение оптических постоянных вещества по спектрам отражения. Методы измерения при нормальном отражении, при вариации угла, состояния поляризации пучка. Использование уравнений связи между постоянными.
- Спектроскопия ослабленного внутреннего отражения. Физические основы метода. Однократное и многократное отражение. Оптические схемы приставок ОВО. Об-ласть применимости метода.
- Дипольные моменты молекул и их зависимость от симметрии равновесной ядерной конфигурации. Дипольные моменты линейных, плоских, пирамидальных, тетраэд-рических и октаэдрических молекул.
- Тензор дипольной поляризуемости и его инварианты. Зависимость анизотропии тензора поляризуемости от симметрии равновесной ядерной конфигурации. Ани-зотропия поляризуемости линейных, плоских, пирамидальных, тетраэдрических и октаэдрических молекул.
- Уравнения Клаузиса - Мосотти и Лоренц-Лоренца. Электронная, колебательная и ориентационная составляющие молекулярной поляризуемости для двухатомных молекул. Температурная зависимость ориентационная поляризуемости.
- Основы теории молекулярного рассеяния света. Упругое (Рэлеевское) и неупругое (комбинационное) типы рассеяния излучения молекулами. Деполяризация излуче-ния, рассеянного молекулами.
- Теория дисперсии упругой поляризуемости. Комплексный показатель преломления. Нормальная и аномальная дисперсия действительной части показателя преломле-ния. Коэффициент поглощения.
- Феноменологическое описание испускания и поглощения излучения. Коэффициен-ты Эйнштейна, их размерность и физический смысл. Время жизни для спонтанного испускания. Сила осциллятора. Матричный элемент оператора перехода.
- Уровни энергии и спектр одноэлектронного атома. Влияние спина, тонкая структу-ра. Физическая природа спин-орбитального взаимодействия. Лэмбовский сдвиг.
- Система уровней и спектры щелочных металлов. Квантовый дефект, его физиче-ская природа. Спектральные серии. Тонкая структура линий.
- Влияние спина на энергию атома, мультиплетность. Состояния, описываемые сим-метричными и антисимметричными координатными функциями на примере атома гелия. Система уровней и спектр гелия. Метастабильные состояния. Гелий-неоновый лазер.
- Явление Зеемана в спектрах атомов в слабом поле. Критерий слабого и сильного поля. Типичный вид зеемановского мультиплета для дипольного излучения. Поля-ризация s- и p-компонент. Множитель Ланде, его физическая природа для случая нормальной связи.
- Понятие об атомных орбиталях, применение метода Гайтлера-Лондона на примере молекулы водорода.
- Понятие о молекулярных орбиталях и метод МО ЛКАО ССП ( самосогласованного поля Хартри-Фока-Рутана).
- Основные идеи полуэмпирических методов МО ЛКАО (молекулярных орбиталей в виде линейных комбинаций атомных орбиталей).
- Электронные состояния двухатомной молекулы. Интегралы движения и квантовые числа. Потенциальные кривые молекулы водорода. Сплошной спектр водорода. Ридберговские состояния.
- Вращательное движение молекулы. Модель жесткого ротатора. параметры модели. Интегралы движения. Уровни энергии линейной молекулы, симметрия вращатель-ных состояний. Правила отбора. Спектры поглощения и комбинационного рассея-ния. Влияние центробежного растяжения. Распределение интенсивности во враща-тельном спектре.
- Колебательное движение двухатомной молекулы. Модель гармонического осцил-лятора. Уровни энергии, правила отбора для дипольных переходов. Влияние ангар-моничности. Обертоны, горячие переходы.
- Колебательно-вращательный спектр двухатомной молекулы. Схема уровней, пра-вила отбора для квантового числа J в ИК и Раман - спектрах. Влияние ангармонич-ности колебаний. Распределение интенсивности в ветвях полосы. Колебательно-вращательное взаимодействие. Кант полосы поглощения.
- Аппроксимация потенциальной кривой. Формула Морзе. Физический смысл ее па-раметров. Уровни энергии, приближенное определение энергии диссоциации. Экс-траполяция Берджа-Шпонер. Оценка точности.
- Явление комбинационного рассеяния. Стоксово и антистоксово рассеяние.
- Спектр комбинационного рассеяния молекулы с центром симметрии. Влияние спи-на ядра. Чередование интенсивности во вращательном и колебательно-вра-щательном спектре. Влияние статистики ядер. Роль симметрии электронной волно-вой функции.
- Вращательные и колебательно-вращательные спектры многоатомных линейных молекул. Колебательно-вращательные взаимодействия в линейных молекулах. Влияние кориолисова взаимодействия на интенсивность колебательно-враща-тельных переходов.
- Вращательные и колебательно-вращательные спектры симметричного волчка. Па-раллельные и перпендикулярные полосы, правила отбора для вращательных кван-товых чисел. Кориолисово взаимодействие.
- Взаимодействие колебания и вращения Колебательные координаты, число и типы координат. Выражение естественных колебательных координат через декартовы смещения атомов (матрица В). Обращение матрицы В.
- Кинетическая энергия колебательного движения. Определение кинематических ко-эффициентов. Составление матрицы кинематических коэффициентов - G.
- Представления группы симметрии молекул, определение числа неприводимых представлений в приводимом представлении. Введение координат симметрии.
- Решение векового уравнения, частоты и формы колебаний. Нормальные координа-ты. Диагонализация векового уравнения.
- Ангармоничность колебаний многоатомных молекул. Потенциальная функция, по-стоянные ангармоничности. Интенсивности основных, обертонных и составных пе-реходов.
- Формирование полосы поглощения nAH комплекса с водородной связью AH...B. Составные и горячие переходы с учетом низкочастотных межмолекулярных коле-баний.
- Резонанс Ферми. Влияние резонанса на частоты и интенсивности полос. Сложные резонансы. Резонансы Дарлинга-Деннисона.
- Серии Ридберга электронных переходов в простых молекулах
- Принцип Франка-Кондона. Относительное расположение потенциальных кривых. Колебательная структура электронных переходов. Изменение колебательных час-тот при электронном возбуждении. v'- и v''- прогрессии. Изменение интенсивности полос в прогрессиях.
- Электронно - колебательно - вращательные спектры. Вращательные постоянные в верхних и нижних состояниях. Диаграмма Форта. Понятие о схемах Гунда.
- Сплошные спектры поглощения и испускания. Спектроскопические появления процессов ионизации, диссоциации, рекомбинации. Правила отбора и распределе-ние интенсивности в сплошном спектре. Определение энергии диссоциации. Сплошные спектры испускания, спектр молекулы водорода. Эксимеры.
- Принцип действия квантовых генераторов. Активная среда. Накачка. Возможность усиления излучения. Обратная связь.
- Резонатор. Условие устойчивости резонатора. Пространственные характеристики лазерного излучения. Добротность оптического резонатора. Связь добротности с потерями и с шириной резонансного пика.
- Условия получения инверсии заселенности. Твердотельные лазеры с оптической накачкой (рубиновый, неодимовый лазеры).
- Молекулярные лазеры. Лазер на СO2.
- Типы межмолекулярных взаимодействий. Ориентационные, индукционные и дис-персионные взаимодействия. Силы отталкивания между молекулами. Потенциал межмолекулярного взаимодействия Леннард-Джонса.
Зав.кафедрой молекулярной спектроскопии проф. К.Г. Тохадзе