Молекулярная спектроскопия

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
«УТВЕРЖДАЮ»:
И.о. проректора начальник управления по научной работе
____________________ /Ромашкина Г.Ф./
__________ _____________ 2011г.
МОЛЕКУЛЯРНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ
Учебно-методический комплекс
Рабочая программа для аспирантов специальности 01.04.05 Оптика
«ПОДГОТОВЛЕНО К ИЗДАНИЮ»:
Авторы работы _______________/Кислицын А.А./
«___»___________2011г.
Рассмотрено на заседании кафедры микро и нанотехнологий
«___»___________2011 г., протокол №____.
Соответствует требованиям к содержанию, структуре и оформлению.
«РЕКОМЕНДОВАНО К ЭЛЕКТРОННОМУ ИЗДАНИЮ»:
Объем _________стр.
Зав. кафедрой _______________/Кислицын А.А./
«______»___________ 2011 г.
Рассмотрено на заседании УМК ИМЕНИТ
«____»______________ 2011 г., протокол №____.
Соответствует ФГТ к структуре основной профессиональной образовательной
программы послевузовского профессионального образования (аспирантура).
«СОГЛАСОВАНО»:
Председатель УМК _________________/ Глухих И.Н./
«______»_____________2011 г.
«СОГЛАСОВАНО»:
Начальник отдела аспирантуры _____________/ Сорокина М.Р./
«______»_____________2011 г.
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Институт математики, естественных наук и информационных технологий
Кафедра микро- и нанотехнологий
Кислицын А.А.
МОЛЕКУЛЯРНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ
Учебно-методический комплекс
Рабочая программа для аспирантов специальности 01.04.05 Оптика
Тюменский государственный университет
2011
Кислицын Анатолий Александрович. Молекулярная спектроскопия. Учебнометодический комплекс. Рабочая программа для аспирантов специальности
01.04.05 Оптика. - Тюмень, 2011, 8 стр.
Рабочая программа составлена в соответствии с ФГТ к структуре
основной профессиональной образовательной программы послевузовского
профессионального образования (аспирантура).
Рабочая программа дисциплины (модуля) опубликована на сайте ТюмГУ:
Молекулярная спектроскопия [электронный ресурс] / Режим доступа:
http://www.umk3.utmn.ru., свободный.
Рекомендовано к изданию кафедрой микро- и нанотехнологий. Утверждено проректором по учебной работе Тюменского государственного университета.
ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: зав. кафедрой микро-и нанотехнологий, д.ф.м.н., профессор Кислицын А.А.
© Тюменский государственный университет, 2011.
© Кислицын А.А., 2011.
Пояснительная записка.
Дисциплина "Молекулярная спектроскопия" читается в 4-м семестре.
Цель дисциплины - углубленное изучение теоретических и методологических основ современной молекулярной спектроскопии.
Основные задачи дисциплины - изучение разделов: физика молекул, возбужденные состояния молекул, электронные, вращательные и колебательные
термы молекул, спектры двухатомных и многоатомных молекул, сплошные и
диффузные спектры, приложения молекулярной спектроскопии, техника и методы молекулярной спектроскопии.
Место дисциплины в структуре программы подготовки аспиранта. Курс
"Молекулярная спектроскопия" базируется на следующих общих математических и естественно-научных дисциплинах: молекулярная физика, электричество и
магнетизм, оптика, физика атома, атомного ядра и элементарных частиц, математический анализ, дифференциальные уравнения, линейная алгебра. Освоение
дисциплины "Молекулярная спектроскопия" необходимо для успешного выполнения научно-исследовательской работы и подготовки кандидатской диссертации.
В результате освоения дисциплины аспирант должен:
знать: природу химической связи; современную теорию валентности;
возбужденные состояния молекул; электронные, вращательные и колебательные термы молекул; теорию колебательно-вращательных и электронно-колебательных спектров двухатомных молекул; основные характеристики спектральных приборов.
уметь интерпретировать молекулярные спектры поглощения в инфракрасной, видимой и ультрафиолетовой областях;
владеть методикой лабораторных исследований межмолекулярных взаимодействий по инфракрасным спектрам поглощения.
Структура и трудоемкость дисциплины.
Семестр 4. Форма промежуточной аттестации: зачет. Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единицы (180 часов).
Тематический план
Таблица 1.
1
2
4
5
Самостоятельная работа
Лекции
Тема
Лабораторные
занятия
Семинарские
(практические)
занятия
Виды учебной работы и
самостоятельная работа, в час.
№
6
7
Из них в
Итого
интерак- часов по
тивной
теме
форме, час
8
9
Модуль 1
1.1. Физика молекул.
1.2. Возбужденные состояния молекул.
1.3. Электронные термы молекул.
Всего
4
4
4
8
8
8
12
12
12
12
24
36
4
8
12
Модуль 2
2.1. Вращательные и колебательные термы
молекул.
2.2. Спектры двухатомных молекул.
2.3. Спектры многоатомных молекул.
4
4
8
8
32
8
12
44
Всего
12
8
48
8
68
4
4
4
10
8
38
8
10
12
52
12
12
36
10
18
54
126
10
18
76
180
Модуль 3
3.1. Сплошные и диффузные спектры.
3.2. Приложения молекулярной спектроскопии.
3.3. Техника и методы молекулярной
спектроскопии.
Всего
Итого часов:
Таблица 2.
Планирование самостоятельной работы аспирантов
№
Модули и темы
Виды СРА
обязательные
дополнительные
Объем
часов
Модуль 1
1.1
Физика молекул.
1.2.
1.3.
Возбужденные состояния молекул.
Электронные термы молекул.
1.Работа с учебной
литературой и
периодикой.
2.Проработка лекций.
-"-"-"-"-
Доклад-презентация
8
-"-"-"-"-
8
8
Всего по модулю 1:
Модуль 2
2.1
2.2
2.3.
24
Вращательные и колебательные термы
молекул.
Спектры двухатомных молекул.
Спектры многоатомных молекул.
-"-"-
-"-"-
8
-"-"-"-"-
-"-"-"-"-
8
32
Всего по модулю 2:
Модуль 3
3.1.
3.2.
3.3.
48
Сплошные и диффузные спектры.
Приложения молекулярной
спектроскопии.
Техника и методы молекулярной
спектроскопии.
-"-"-"-"-
-"-"-"-"-
8
8
-"-"-
-"-"-
8
Всего по модулю 3:
ИТОГО
54
126
Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми
(последующими) дисциплинами
№
п/п
Наименование
Темы дисциплины, необходимые для изучения
обеспечиваемых
обеспечиваемых (последующих) дисциплин
(последующих) дисциплин 1.1. 1.2. 1.3. 2.1. 2.2. 2.3. 3.1. 3.2. 3.3.
2. Научно-исследовательская +
+
+
+
+
+
+
+
+
работа
3. Подготовка кандидатской
+
+
+
+
+
+
+
+
+
диссертации.
Содержание дисциплины.
Модуль 1.
1.1. Физика молекул. Природа химической связи. Электровалентная
связь. Ковалентная связь. Силы Ван-дер-Ваальса. Водородная связь. Теория валентности. Молекулярный ион водорода. Молекула водорода. Молекулы с
одним многовалентным атомом.
1.2. Возбужденные состояния молекул. Электронное возбуждение. Вращательное движение. Колебательное движение. Влияние внешних полей. Тер-
модинамические свойства.
1.3. Электронные термы молекул. Систематика термов двухатомных
молекул. Свойства симметрии молекулярных термов. Гундовские типы молекулярных термов. Правила отбора. Термы сложных молекул.
Модуль 2.
2.1. Вращательные и колебательные термы молекул. Вращательные
термы двухатомных молекул. Тонкая структура вращательных термов. Свойства симметрии вращательных термов. Правила отбора. Орто- и парасостояния.
Вращательные термы сложных молекул. Колебательные термы двухатомной
молекулы. Колебательные термы многоатомных молекул.
2.2. Спектры двухатомных молекул. Молекулярные спектры поглощения в инфракрасной, видимой и ультрафиолетовой областях. Теория колебательно-вращательных спектров двухатомных молекул. Электронно-колебательные спектры двухатомных молекул. Принцип Франка-Кондона.
2.3. Спектры многоатомных молекул. Вращательные, колебательные и
электронные спектры многоатомных молекул. Строение, равновесные конфигурации и свойства симметрии многоатомных молекул.
Модуль 3.
3.1. Сплошные и диффузные спектры. Причины отсутствия линейчатополосатой структуры в спектре. Сплошные спектры поглощения и излучения.
Диффузные спектры. Явление предиссоциации. Граница предиссоциации.
3.2. Приложения молекулярной спектроскопии. Молекулярный спектральный анализ. Идентификация химических соединений и измерение их
концентрации. Анализ сложных смесей углеводородов. Термодинамические
приложения молекулярной спектроскопии.
3.3. Техника и методы молекулярной спектроскопии. Классификация
молекулярного спектрального анализа. Основные характеристики спектральных приборов. Призменные спектрографы. Спектрографы с дифракционными
решетками. Интерференционные спектральные приборы.
Темы лабораторных работ (Лабораторный практикум).
1) Исследование межмолекулярных взаимодействий по инфракрасным спектрам поглощения.
2) Исследование параметров полос поглощения валентных и деформационных
колебаний молекулярных комплексов с водородной связью.
Темы контрольных работ.
Контрольная 1.
Физика молекул. Природа химической связи. Электровалентная связь. Ковалентная связь. Силы Ван-дер-Ваальса. Водородная связь. Молекулярный ион
водорода. Молекула водорода. Молекулы с одним многовалентным атомом.
Возбужденные состояния молекул. Электронное возбуждение. Вращательное
движение. Колебательное движение. Влияние внешних полей. Термодинамические свойства.
Электронные термы молекул. Систематика термов двухатомных молекул.
Свойства симметрии молекулярных термов. Гундовские типы молекулярных
термов. Правила отбора.
Контрольная 2.
Вращательные и колебательные термы молекул. Вращательные термы
двухатомных молекул. Свойства симметрии вращательных термов. Правила
отбора. Колебательные термы двухатомной молекулы.
Спектры двухатомных молекул. Теория колебательно-вращательных спектров двухатомных молекул. Электронно-колебательные спектры двухатомных
молекул. Принцип Франка-Кондона.
Спектры многоатомных молекул. Вращательные, колебательные и электронные спектры многоатомных молекул. Строение, равновесные конфигурации и
свойства симметрии многоатомных молекул.
Контрольная 3.
Сплошные и диффузные спектры. Сплошные спектры поглощения и излучения. Диффузные спектры. Явление предиссоциации. Граница предиссоциации.
Приложения молекулярной спектроскопии. Молекулярный спектральный
анализ. Анализ сложных смесей углеводородов.
Техника и методы молекулярной спектроскопии. Классификация молекулярного спектрального анализа. Основные характеристики спектральных приборов. Призменные спектрографы. Спектрографы с дифракционными решетками. Интерференционные спектральные приборы.
Примерные вопросы к зачету.
1) Природа химической связи. Электровалентная связь. Ковалентная связь.
Силы Ван-дер-Ваальса. Водородная связь.
2) Теория валентности.
3) Молекулярный ион водорода.
4) Молекула водорода.
5) Молекулы с одним многовалентным атомом.
6) Возбужденные состояния молекул.
7) Электронное возбуждение молекул.
8) Вращательное движение молекул.
9) Колебательное движение молекул.
10) Электронные термы молекул.
11) Систематика термов двухатомных молекул.
12) Свойства симметрии молекулярных термов.
13) Гундовские типы молекулярных термов.
14) Термы сложных молекул.
15) Вращательные термы двухатомных молекул.
16) Тонкая структура вращательных термов.
17) Вращательные термы сложных молекул.
18) Колебательные термы двухатомной молекулы.
19) Колебательные термы многоатомных молекул.
20) Молекулярные спектры поглощения в инфракрасной, видимой и ультрафиолетовой областях.
21) Теория колебательно-вращательных спектров двухатомных молекул.
22) Электронно-колебательные спектры двухатомных молекул.
23) Вращательные, колебательные и электронные спектры многоатомных
молекул.
24) Строение, равновесные конфигурации и свойства симметрии многоатомных
молекул.
25) Сплошные молекулярные спектры поглощения и излучения.
26) Диффузные молекулярные спектры.
27) Идентификация химических соединений и измерение их концентрации
методами молекулярного спектрального анализа.
28) Термодинамические приложения молекулярной спектроскопии.
29) Классификация молекулярного спектрального анализа.
30) Основные характеристики спектральных приборов. Призменные спектрографы. Спектрографы с дифракционными решетками. Интерференционные
спектральные приборы.
Образовательные технологии.
В соответствии с ФГТ к структуре основной профессиональной образовательной программы послевузовского профессионального образования (аспирантура) при реализации различных видов учебной работы в процессе изучения
дисциплины "Молекулярная спектроскопия" предусматривается использование
в учебном процессе следующих форм проведения занятий:
 лекции;
 лабораторный практикум.
1.
2.
3.
4.
5.
1.
2.
3.
4.
1)
2)
3)
4)
5)
6)
Основная литература.
Ельяшевич М.А. Атомная и молекулярная спектроскопия. Общие вопросы спектроскопии/
М.А.Ельяшевич. - М: Либроком, 2012. - 240 с.
Ельяшевич М.А. Атомная и молекулярная спектроскопия. Атомная спектроскопия/
М.А.Ельяшевич. - М: Либроком, 2012. - 416 с.
Ельяшевич М.А. Атомная и молекулярная спектроскопия. Молекулярная спектроскопия/
М.А.Ельяшевич. - М: Либроком, 2012. - 528 с.
Ю. А. Пентин, Г. М. Курамшина. Основы молекулярной спектроскопии. – М.: Бином,
2008. – 400с.
Левшин Л.В., Салецкий А.М. Оптические методы исследования молекулярных систем. Ч.
1: Молекулярная спектроскопия. - Москва: Изд-во МГУ. - 1994. - 320 с.
Дополнительная литература.
Ю. А. Пентин, Г. М. Курамшина. Основы молекулярной спектроскопии - Москва: Изд-во
МГУ, 2008.
Практикум по спектроскопии: учеб. пособие для физ. фак. ун-тов/ А.И.Акимов, В.В.Лебедева, Л.В.Левшин. - Москва: Изд-во МГУ, 1976. - 319 с.
Плиев Т.Н. Молекулярная спектроскопия: в 5 т./ Т. Н. Плиев. - Владикавказ: Иристон. 2002.
Попова Т.Н. Спектроскопия двухатомных молекул: Учеб. пособие/ Т.Н.Попова, О.В.Раводина. - Томск: Изд-во Томск. гос. ун-та, 1984.
Периодические издания.
Оптика и спектроскопия.
Оптический журнал. Название англоязычной копии Journal of Optical Technology.
Успехи физических наук
Материалы Всероссийских конференций студентов-физиков (ВНКСФ).
Journal of Molecular Structure.
Vibrational Spectroscopy.
Электронные ресурсы.
1) Электронные учебники для вузов. Книги по оптике http//4du.ru/books/optikabook
2) Электронный журнал «Молекулярная спектроскопия» saga.iao.ru›about/1/
3) Энциклопедический словарь нанотехнологий. Электронно-колебательная спектроскопия:
dic.academic.ru›dic.nsf/nanotechnology
4) eLIBRARY.RU - "Журнал прикладной спектроскопии"
Технические средства и материально-техническое обеспечение
дисциплины.
Лекционная аудитория с мультимедийным оборудованием,
Лаборатория спектроскопии.
Дополнения и изменения к рабочей программе на 201 / 201 учебный год
В рабочую программу вносятся следующие изменения:
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________
Рабочая программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры Микро- и
нанотехнологий «
»_______________201 г.
Заведующий кафедрой ___________________/___________________/
Подпись
Ф.И.О.