Page 7 - XXIV Studencka Sesja Plakatowa, II Pracownia Fizyczna, Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej, Uniwersytet Jagielloński w Krakowie
P. 7
Badanie parametrów molekuły jodu
Abstrakt
Celem doświadczenia było wyznaczenie energii dysocjacji molekuły jodu na podstawie analizy widma absorpcyjnego.
2
Otrzymano energie dysocjacji molekuły w stanie podstawowym oraz wzbudzonym dla trzech temperatur, równych 30.3, 64.4
oraz 85.0 ℃. Ponadto, wyznaczono głębokość potencjału w obu stanach, a także energię stanu podstawowego.
Składowe energii molekuły jodu: Progresja:
• energia stanu powłoki elektronowej. Kolejne stany przejścia z jednego poziomu
wzbudzone oznaczone jako A, B, C, …, a stan oscylacyjnego, np. , do kilku
′′
podstawowy jako X [3]. kolejnych stanów poziomu
• energia oscylacyjna w przybliżeniu równa energii wzbudzonego, np. .
′
oscylatora anharmonicznego. Przez ′′ oznaczono Sekwencja:
stany oscylacyjne poziomu X, a przez stany seria przejść pomiędzy stanami
′
poziomu B. oscylacyjnymi dwóch powłok
• energia związana z ruchem rotacyjnym nukleonów, elektronowych o stałym Δ [3].
zbyt mała, żeby mogła być tutaj uwzględniona.
Opis teoretyczny Rys. 1 – Progresja i sekwencja
Energia dysocjacji to najmniejsza energia potrzebna do separacji składników molekuły. Jej wartość literaturowa
wynosi 1.542 eV w stanie podstawowym X, oraz 0,538 eV w stanie wzbudzonym B [1].
Układ doświadczalny
1) Lampa halogenowa, 2) komórka z jodem
umieszczona w piecyku, 3) zasilacz piecyka,
Łukasz 4) płytka światłodzieląca, 5) soczewka skupiająca,
Grzelka 6) lampka spektralna Hg-Cd,
7) Monochromator z fotopowielaczem na wyjściu,
wyposażony w silnik obracający siatkę dyfrakcyjną,
8) zasilacz fotopowielacza oraz 9) wzmacniacz
sygnału generowanego przez fotopowielacz.
Wzmocniony sygnał zostaje przetworzony i zapisany na komputerze.
Rys. 2 – Układ doświadczalny
Nazywam się Łukasz Grzelka, jestem studentem trze-
ciego roku Fizyki na Wydziale Fizyki, Astronomii i In- Rys. 3 przedstawia widma absorpcyjne
formatyki Stosowanej Uniwersytetu Jagiellońskiego. dla temperatury 30.3 (kolor czarny), 64.4
Aktualnie skupiam się na ukończeniu studiów I stopnia (czerwony) oraz 85.0 ℃ (niebieski). Wraz
i rozpoczęciu dalszej nauki. ze wzrostem temperatury komórki
wzrasta absorpcja światła.
W wolnym czasie lubię biegać, ćwiczyć jogę oraz czy-
′′
Rys. 5 przedstawia energie przejść = 0 → ′
tać książki. Obecnie moim ulubionym zajęciem jest oglą- w zależności od + 1/2. Do wykresu dopasowano Każde minimum odpowiada jednemu
′
danie piłki nożnej, głównie ligi angielskiej. krzywą = + + . przejściu → . Niektóre z nich
2
′
′′
Z analizy widm absorpcyjnych otrzymano również: oznaczone są na Rys. 4. Przy wyższych
• Δ 21 − średnia różnica pomiędzy przejściami temperaturach wzrasta również
z poziomów = 1 i = 2 do tego samego . obsadzenie stanów = 1 i 2. Objawia
′
′′
′′
′′
• Δ 10 − średnia różnica pomiędzy przejściami się to poprzez pogłębienie minimów dla
z poziomów = 0 i = 1 do tego samego . małych energii (mniejszych niż 2.3 eV), Rys. 3 – widma absorpcyjne molekuły jodu.
′′
′′
′
odpowiadających przejściom z tych
stanów.
Wyniki
Energia dysocjacji molekuły jodu
w stanie X:
2
′′ ∗
= − + − ,
0
4
gdzie , , to parametry opisujące
krzywą z Rys. 5,
( ) = 0.9433 eV to energia Rys. 4 – Przejścia pomiędzy stanami oscylacyjnymi
∗
wzbudzonego atomu. poziomów X i B [3].
Rys. 5 – zależność energii przejścia = 0 → ′ od + . Energia dysocjacji w stanie B:
1
′
′′
2
1 Podsumowanie
′ 2 2
= − − 2 .
0
4
= . ℃ = . ℃ = . ℃ Głębokość potencjału w stanie B: Energie dysocjacji otrzymane przy
[eV]
′′
0 1.525 ± 0.003 1.515 ± 0.008 1.524 ± 0.003 b 2 temperaturze 30.3℃ stanowią 98.9%
[eV] 0.523 ± 0.003 0.519 ± 0.008 0.523 ± 0.003 ′
′
0 = − . wartości literaturowej dla poziomu X oraz
4a
[eV] 1.538 ± 0.004 1.528 ± 0.008 1.537 ± 0.003 Głębokość potencjału w stanie X ′′ 97.2% dla poziomu B. Oczekiwane
′′
[eV] 0.531 ± 0.003 0.527 ± 0.008 0.531 ± 0.002 głębokości potencjałów to = 1.556 eV
′
′′
′′
oraz energię stanu X obliczono
′′ [meV] 0 ′
13.18 ± 0.49 13,38 ± 0,35 13.22 ± 0.004 oraz = 0.545 eV [1]. Otrzymane wyniki
=0 korzystając z wartości Δ 21 i Δ .
10
również są do nich zbliżone.
Bibliografia
[1] Herzberg, G., "Molecular Spectra and Molecular Structure, I: Spectra of Diatomic Molecules”, Van Nostrand, Princeton, N. J. (1950), str. 149.
[2] Lewis E, Palmer C., „Iodine molecular constants from absorption and laser fluorescence”, Am. J. Phys. 62, (1994), str. 350-356.
[3] Instrukcja do ćwiczenia Z19 (www.2pf.if.uj.edu.pl).
