Radiazione elettromagnetica Interazione Molecola Equazioni di Maxwell Teoria

Radiazione elettromagnetica Interazione Molecola Equazioni di Maxwell Teoria delle pertubazioni dipendente dal tempo Equazione di Schrödinger Approssimazione Born-Oppenheimer

Trattazione quantistica Il campo elettromagnetico è descritto come un insieme di oscillatori quantistici che interagisce con il sistema molecolare scambiando quanti di energia. L’energia e il momento angolare totale sono conservati. Approssimazione semiclassica La radiazione elettromagnetica è trattata come un campo di radiazione classico, mentre gli stati energetici molecolari sono quantizzati.

l (lunghezza d’onda) = distanza percorsa in un ciclo [nm] (frequenza) = numero di cicli al secondo. [Hz]=[s-1] (numero d’onda) = numero di lunghezze d’onda in un ciclo [cm-1]

La radiazione elettromagnetica è costituita da campi elettrici e magnetici, la cui propagazione nello spazio è descritta dalle equazioni di Maxwell. Nel vuoto: Le variazioni del campo elettromagnetico nello spazio e nel tempo sono correlate:

1) Esiste una unica direzione di propagazione (es. asse x) 2) I campi elettrici e magnetici non hanno componenti lungo la direzione di propagazione della r. e. m. : Ex=0 Bx=0 3) Le altre componenti dei campi elettrici e magnetici sono accoppiate tra loro: Ez = B y Ey=Bz

z y Una radiazione polarizzata ha piani di oscillazione dei campi elettrici e magnetici fissati nello spazio. Per una radiazione polarizzata linearmente lungo x: Ez≠ 0 Ey=0 B z= 0 By≠ 0

Per una radiazione polarizzata linearmente lungo x: Ez = E y ≠ 0 Bz = By ≠ 0

Onda piana progressiva che si propaga lungo l’asse z polarizzata linearmente lungo x: vettore d’onda = vettore nella direzione di propagazione della radiazione

Dalla equazione di propagazione delle onde: Soddisfatta per: = c k Poiché: Ritroviamo:

L’intensità della radiazione è legata alla parte reale del campo elettrico: La densità di energia è invece legata al quadrato dei campi elettrici e magnetici:

La radiazione è costituita da pacchetti localizzati di energia. Quanti di luce Fotoni I fotoni sono particelle che viaggiano alla velocità della luce e che possono trasferire energia, impulso e momento angolare (luce polarizzata).

L’assorbimento di un fotone può essere visto come un processo collisionale in cui viene conservata l’energia. fotone (h ) E 1 E 0 E 1 x E 0 Sistema molecolare a due livelli stato iniziale: E(i) = E 0 + h Poiché: E(i) = E(f) x E 1 - E 0 = h Sistema molecolare a due livelli stato finale: E(f) = E 1 condizione di Bohr