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

____________________ //

__________ _____________ 2011г.

МОЛЕКУЛЯРНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ

Учебно-методический комплекс

Рабочая программа для аспирантов специальности 01.04.05 Оптика

«ПОДГОТОВЛЕНО К ИЗДАНИЮ»:

Авторы работы _______________//

«___»___________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 _______________//

«______»___________ 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 _________________/ /

«______»_____________2011 г.

«СОГЛАСОВАНО»:

Начальник отдела аспирантуры _____________/ /

«______»_____________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

МОЛЕКУЛЯРНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ

Учебно-методический комплекс

Рабочая программа для аспирантов специальности 01.04.05 Оптика

Тюменский государственный университет

2011

. Молекулярная спектроскопия. Учебно-методический 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. *****., 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

© Тюменский государственный университет, 2011.

© , 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.

№	Тема	Виды учебной работы и самостоятельная работа, в час.	Из них в интерак­тивной форме, час	Итого часов по теме
Лекции	Семинарские (практические) занятия	Лабораторные занятия	Самостоятель­ная работа
1	2	4	5	6	7	8	9
	Модуль 1
1.1.	Физика молекул.	4			8		12
1.2.	Возбужденные состояния молекул.	4			8		12
1.3.	Электронные термы молекул.	4			8		12
	Всего	12			24		36
	Модуль 2
2.1.	Вращательные и колебательные термы молекул.	4			8		12
2.2.	Спектры двухатомных молекул.	4			8		12
2.3.	Спектры многоатомных молекул.	4		8	32	8	44
	Всего	12		8	48	8	68
	Модуль 3
3.1.	Сплошные и диффузные спектры.	4			8		12
3.2.	Приложения молекулярной спектро­скопии.	4		10	38	10	52
3.3.	Техника и методы молекулярной спектроскопии.	4			8		12
	Всего	12		10	54	10	76
	Итого часов:	36		18	126	18	180

Таблица 2.

Планирование самостоятельной работы аспирантов

№	Модули и темы	Виды СРА	Объем часов
обязательные	дополнительные
Модуль 1
1.1	Физика молекул.	1.Работа с учеб­ной литературой и периодикой. 2.Проработка лек­ций.	Доклад-презентация	8
1.2.	Возбужденные состояния молекул.	-"-"-	-"-"-	8
1.3.	Электронные термы молекул.	-"-"-	-"-"-	8
	Всего по модулю 1:	24
Модуль 2
2.1	Вращательные и колебательные термы молекул.	-"-"-	-"-"-	8
2.2	Спектры двухатомных молекул.	-"-"-	-"-"-	8
2.3.	Спектры многоатомных молекул.	-"-"-	-"-"-	32
	Всего по модулю 2:	48
Модуль 3
3.1.	Сплошные и диффузные спектры.	-"-"-	-"-"-	8
3.2.	Приложения молекулярной спектроскопии.	-"-"-	-"-"-	8
3.3.	Техника и методы молекулярной спектроскопии.	-"-"-	-"-"-	8
	Всего по модулю 3: 54
	ИТОГО 126

Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обес­пе­чи­ва­е­мы­ми (последующими) дисциплинами

№ п/п

Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин

Темы дисциплины, необходимые для изучения обеспечиваемых (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. Тер­мо­динамические 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 линейчато-полосатой 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.

Основная литература.

1.  Ельяшевич и молекулярная спектроскопия. Общие вопросы спектроскопии/ . - М: Либроком, 20с.

2.  Ельяшевич и молекулярная спектроскопия. Атомная спектроскопия/ . - М: Либроком, 20с.

3.  Ельяшевич и молекулярная спектроскопия. Молекулярная спектроскопия/ . - М: Либроком, 20с.

4.  , . Основы молекулярной спектроскопии. – М.: Бином, 2008. – 400с.

5.  , Салецкий методы исследования молекулярных систем. Ч. 1: Молекулярная спектроскопия. - Москва: Изд-во МГУс.

Дополнительная литература.

1.  , . Основы молекулярной спектроскопии - Москва: Изд-во МГУ, 2008.

2.  Практикум по спектроскопии: учеб. пособие для физ. фак. ун-тов/ , В. В.Ле­бедева, . - Москва: Изд-во МГУ, 19с.

3.  Плиев спектроскопия: в 5 т./ . - Владикавказ: Иристон

4.  Попова двухатомных молекул: Учеб. пособие/ , О. В.Ра­во­дина. - Томск: Изд-во Томск. гос. ун-та, 1984.

Периодические издания.

1)  Оптика и спектроскопия.

2)  Оптический журнал. Название англоязычной копии Journal of Optical Technology.

3)  Успехи физических наук

4)  Материалы Всероссийских конференций студентов-физиков (ВНКСФ).

5)  Journal of Molecular Structure.

6)  Vibrational Spectroscopy.

Электронные ресурсы.

1)  Электронные учебники для вузов. Книги по оптике http//*****/books/optikabook

2)  Электронный журнал «Молекулярная спектроскопия» saga. *****›about/1/

3)  Энциклопедический словарь нанотехнологий. Электронно-колебательная спектроскопия: dic. *****›dic. nsf/nanotechnology

4)  ***** - "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 ___________________/___________________/

О.