Cơ sở lí thuyết sinh học: lý thuyết cơ bản

CH NG I: LÝ THUYẾT CƠ ƯƠ
CH NG I: LÝ THUYẾT CƠ ƯƠ
BẢN
BẢN
1.1. Lòch sử quang phổ học Raman
1.2. Các đơn vò năng lượng và phổ phân tử
1.3. Dao động của phân tử hai nguyên tử
1.4. Nguồn gốc của phổ Raman
1.5. Các thông số xác đònh tần số dao động
1.6. Dao động của các phân tử nhiều nguyên tử
1.7. Nguyên tắc lọc lựa cho phổ IR và Raman
1.8. So sánh phổ Raman và phổ IR
1.9. Khái nhiệm về đối xứng


1.1. Lòch sử quang phổ học
1.1. Lòch sử quang phổ học
Raman
Raman
Các đề tài nghiên cứu:
-
Nghiên cứu lý thuyết và thực
nghiệm về sự nhiễu xạ ánh sáng
bởi các sóng âm có tần số siêu
âm và q thanh.
-
Các hiệu ứng sinh ra bởi các tia
X lên các dao động hồng ngoại
trong các tinh thể bị chiếu bởi
ánh sáng thơng thường.

-
Quang học của chất keo, tính
bất đẳng hướng điện và từ, sinh
lý học của thị giác người.
Giải Nobel Vật lý năm
1930 Venkata Raman
(1888-1970) do những
cơng trình về tán xạ ánh
sáng và do phát minh ra
hiệu ứng mang tên ơng.

1.1. Lòch söû quang phoå hoïc
1.1. Lòch söû quang phoå hoïc
Raman
Raman

1.1. Lòch sử quang phổ học
1.1. Lòch sử quang phổ học
Raman
Raman
•
Năm 1928, Raman phát hiện ra hiện tượng
tán xạ Raman.
•
Các nguồn sáng: đèn Helium, Bismuth; đèn
thủy ngân; laser Nd-YAG; máy đơn sắc đôi…
•
Detector: kính ảnh; nhân quang điện; DTGS,
MTC; FT-Raman…
•

Cách tử toàn ký

1.2. Các đơn vò năng lượng và phổ phân tử
1.2. Các đơn vò năng lượng và phổ phân tử
(E
o
là biên độ và v là tần số của bức xạ.)
vtEE
o
π
2cos
=

1.2. Các đơn vò năng lượng và phổ phân tử
1.2. Các đơn vò năng lượng và phổ phân tử
•
Bước sóng: (m) khoảng cách giữa hai điểm cùng
pha của hai sóng kế tiếp nhau.
•
Tần số: (Hz, s
-1
) số lượng sóng trong quãng đường
mà ánh sáng truyền được trong một giây.
c: vận tốc ánh sáng (c= 3.10
10
cm/s).
•
Số sóng: (cm
-1
) hay

λ
)1010101(
118
µ
mnmcmA
o
−−−
===
ν
λ
ν
c
=
v
~
c
v
v =
~
vcv
~
=

1.2. Các đơn vò năng lượng và phổ phân tử
1.2. Các đơn vò năng lượng và phổ phân tử
vhc
c
hhvEEE
~
12

===−=∆
λ
Đơn vò: J, erg, cal, eV
1 erg= 10
-7
J; 1calo = 4,18J; 1eV= 1,6.10
-19
J.

1.2. Các đơn vò năng lượng và phổ phân tử
1.2. Các đơn vò năng lượng và phổ phân tử

1.2. Các đơn vò năng lượng và phổ phân tử
1.2. Các đơn vò năng lượng và phổ phân tử

1.3. Dao động của phân tử hai nguyên tử
1.3. Dao động của phân tử hai nguyên tử
Theo cơ học cổ điển:
Kq
dt
qd
−=
2
2
µ
21
21
21
xxq
mm

mm
+=
+
=
µ

1.3. Dao động của phân tử hai nguyên tử
1.3. Dao động của phân tử hai nguyên tử
Theo cơ học cổ điển:
µπ
ϕπ
K
v
tvqq
o
oo
2
1
)2sin(
=
+=

1.3. Dao động của phân tử hai nguyên tử
1.3. Dao động của phân tử hai nguyên tử
•
Thế năng V:
•
Động năng T:
•
Năng lượng E:

)2(cos2
2
1
2
22
2
2
ϕπµπµ
+=






=
tvqv
dt
dq
T
ooo
)2(sin2
2
1
2
22
22
ϕπµπ
+==
tvqvKqV

ooo
constqvTVE
oo
==+=
22
2
2
µπ

1.3. Dao động của phân tử hai nguyên tử
1.3. Dao động của phân tử hai nguyên tử
Theo cơ lượng tử:
( )
qHe
n
K
c
vhay
K
v
nvhcnhvE
KqE
hdq
d
n
q
n
n
n
α

πα
ψ
µπµπ
ψ
µπψ
α
2
!2
)/(
2
1
~
2
1
2
1
~
2
1
0
2
18
4/1
2
2
2
2
2
−
=

==






+=






+=
=






−+

1.3. Dao động của phân tử hai nguyên tử
1.3. Dao động của phân tử hai nguyên tử
1. Cổ điển E
m
=0 ; Lượng
tử: E

m
= ½ hv
2. Cổ điển: năng lượng
thay đổi một cách
liên tục.
Lượng tử: chỉ thay
đổi theo đơn vò hv
3. Theo hình vẽ:

1.3. Dao ủoọng cuỷa phaõn tửỷ hai nguyeõn tửỷ
1.3. Dao ủoọng cuỷa phaõn tửỷ hai nguyeõn tửỷ
)2/1()2/1(
)1(
2
2
+++=
=

nhcnhcE
eDV
eeev
q
o



1.3. Dao động của phân tử hai nguyên tử
1.3. Dao động của phân tử hai nguyên tử
Xác suất hạt ở các mức năng lượng khác nhau tuân theo nguyên lý
Pauli và đònh luật phân bố Maxwell – Boltzman:

Vd: Ở nhiệt độ phòng T=300K
H
2
: 2,19.10
-19
; I
2
: 0,36
kTE
n
n
e
P
P
/
0
1
∆−
=
=
=