Page 13 - XXIII_Studencka_Sesja_Plakatowa
P. 13
Energia dysocjacji molekuły jodu
Streszczenie
Celem ćwiczenia Z19 było wyznaczenie energii dysocjacji molekuły jodu. Rejestracja widma absorpcyjnego pozwoliła na przeprowadzenie ekstrapolacji
Birge-Sponer, zaś korzystając ze znajomości fizyki molekularnej obliczono energię potrzebną do separacji cząsteczki jodu w stanie podstawowym.
Uzyskano tym samym wynik = (1,559 ± 0,006) eV.
0
Wydział Fizyki,
Astronomii Poziomy energetyczne molekuły Ekstrapolacja Birge-Sponer
∗
i Informatyki Energia dysocjacji poziomu wzbudzonego 0
jest związana z energią dysocjacji poprzez
0
Stosowanej Energia dysocjacji to najmniejsza energia jaką należy relację:
dostarczyć cząsteczce w stanie podstawowym by = + ,
∗
∗
0
0
rozseparować jej składniki. Przejścia oscylacyjne Rysunek 1: Wykres gdzie = 0,9423 eV to energia pierwszego
∗
możliwe są dla różnych stanów elektronowych energii wiązania w
II Pracownia stanu wzbudzonego atomu jodu.
molekuły (nazywamy to przejściami oscylacyjno- funkcji odległości Wprowadzając energię oznaczoną jako , dla
między
Fizyczna elektronowymi) jak i w obrębie tego samego stanu składnikami absorpcji do dowolnie wybranego poziomu ν',
elektronowego (przejścia oscylacyjne). molekuły AB. Widać otrzymujemy wyrażenie:
Oscylacyjne liczby kwantowe wyższych poziomów charakterystyczną = + ,
∗
0
elektronowych oznaczamy ν', zaś niższych ν''. asymetrię studni gdzie energię znajdujemy dopasowując do
Identyfikacja konkretnych przejść przebiega
XXIII analogicznie jak na rysunku 1, który ukazuje potencjału wykresu energii sąsiednich stanów
oscylatora
1
oscylacyjnych od liczby ν + Τ
2
anharmonicznego.
rozwiązanie równania Schrödingera dla potencjału
prostą, a następnie odczytując pole pod
Studencka Morse’a. Wyznaczenie energii dysocjacji jest możliwe Obraz zaczerpnięty wykresem. Procedurę tą zwiemy ekstrapolacją
z [1].
Sesja dzięki metodzie zwanej ekstrapolacją Birge-Sponer. Birge-Sponer. Finalne wyrażenie na energię
dysocjacji molekuły jodu dane jest jako:
∗
Plakatowa = + − .
0
31.05-04.06.2021 Układ eksperymentalny
Wyniki
plakat nr
Marcin Otrzymane widma absorpcyjne
Kłosowski 11
autor:
Marcin Kłosowski
opiekun:
Nazywam się Marcin Kłosowski i jestem studentem 3. prof. dr hab.
roku Fizyki Teoretycznej na Wydziale Fizyki, Astronomii Jarosław Koperski Rysunek 2: Układ eksperymentalny. Wszystkie elementy
wchodzące w skład aparatury zostały wypisane na rysunku.
i Informatyki Stosowanej Uniwersytetu Jagiellońskie- Obraz zaczerpnięty z [2].
go. Podczas wyboru kierunku studiów przeważyła chęć
Rysunek 6: Widma absorpcyjne dla 5
poznania matematycznych struktur, które pozwalają Widmo absorpcyjne temperatur: 30℃ (czarny), 40℃ (zielony), Rysunek 7: Szczegóły widma absorpcyjnego
dla temperatury 30℃. Ukazane zostały
50℃ (czerwony), 60℃ (fioletowy), przedziały występowania progresji ν'' = 0,
opisać naszą rzeczywistości i zrozumieć obserwowane 70℃ (niebieski). Zauważyć można ν'' = 1 i ν'' = 2. Czerwonymi punktami
zjawiska z pogranicza dzisiejszej nauki. Mimo swojego zróżnicowaną strukturę widma w miejscach zaznaczone zostały minima uwzględnione do
nakładania się przejść z różnych poziomów ekstrapolacji Birge-Sponer.
zainteresowania teorią pola i fizyką cząstek elementar- oscylacyjnych.
Ekstrapolacja
nych obecnie zajmuje się spektroskopią promieniowania
gamma, beta oraz symulacjami wydajności detektorów
promieniowania jonizującego pod kierownictwem dr Rysunek 3: Obraz przykładowego widma absorpcyjnego w funkcji liczby falowej.
Widać wyraźnie trudność w ustaleniu oscylacyjnej liczby kwantowej w obszarze nakładania się dwóch
hab. Grzegorza Zuzela. przejść oscylacyjnych. Obraz z [3].
Wolne chwile poświęcam na swoje pasje. Największe
Krzywa kalibracji monochromatora
z nich to wycieczki górskie, camping, kaligrafia i języki
obce (w szczególności język angielski, japoński i polski Dzięki pomiarowi widma lampy Hg-Cd,
otrzymano krzywą kalibracji pokazaną
język migowy). Poza tym interesuję się botaniką oraz na rysunku 4. Dokonano tego za
jestem miłośnikiem wszelakich zwierząt egzotycznych. pomocą przydzielenia długości fali (w
angstremach) do odpowiednich pików
widma. Przypisujemy interwały między
wzrostami natężeń rejestrowanego
promieniowania do przerw miedzy
silnymi liniami lampy rtęciowo-
kadmowej z tablic. Dobierając długości
fal tak, by układały się na jednej
prostej, a następnie przeprowadzając Rysunek 8: Ekstrapolacja Birge-Sponer.
regresję liniową, otrzymujemy krzywą
kalibracyjną. Rysunek 4: Krzywa kalibracyjna wykonana w programie
Origin. I oznacza iteracje, a długości fali podane są w Å. Wyznaczenie pola pod krzywą ekstrapolacyjną pozwoliło na znalezienie energii dysocjacji
molekuły jodu:
= (12573 ± 103) cm ,
-1
0
co w przeliczeniu na eV daje:
= (1,559 ± 0,006) eV.
0
Podsumowanie i wnioski
Otrzymana wartość energii dysocjacji jest dobrze zgodna z wartością tablicową wynoszącą
Rysunek 5: Widmo charakterystyczne lampy Hg-Cd. = 1,57 eV [4]. Przy odczytywaniu różnic energii sąsiednich dipów należy pamiętać, aby piki
0
kalibracyjne (dwa piki od lampy Hg-Cd poprzedzające widmo absorpcyjne) jak najlepiej się
przekrywały. Zapewni to, iż wszystkim przejściom jednej energii odpowiadać będzie jedna liczba
Literatura falowa. Analizując rysunek 6 zauważyć można, iż wraz ze wzrostem temperatury oscylacje
[1] II Pracownia Fizyczna, Instrukcja do ćwiczenia Z19 - Dodatek 1 - Teoria. charakteryzują się coraz większa amplitudą. Wykresy stają się
[2] II Pracownia Fizyczna, Instrukcja do ćwiczenia Z19. bardziej przejrzyste i dokładniejsze. Efekt odpowiedzialny za to zjawisko to termiczne
[3] J.M. Hollas, Modern Spectroscopy, John Wiley Sons 2004. obsadzenie poziomów energetycznych, który jest opisywany w [1].
[4] Luo, Y. R., Comprehensive handbook of chemical bond energies, (2007).
