Forma y anchura de las líneas espectrales

C A P Í T U L O
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Forma y anchura de las lı́neas
espectrales
[Contestar, razonando las respuestas brevemente (4-5 lı́neas).]
4.1.
COEFICIENTE DE ABSORCIÓN
4.1-1 ¿Cual es el significado del coeficiente de absorción?.
4.1-2 ¿Cual es la definición de coeficiente de absorción desde el punto de vista macroscópico?.
4.1-3 La Ley de Lambert-Beer ¿es una ley macroscópica o microscópica?.
4.1-4 ¿Están acotadas las magnitudes siguientes: a) Absorbancia, b) Tramitancia?.
4.1-5 La absorbancia de una muestra depende, según Beer, de la concentración de la misma. ¿Esa
dependencia está incluı́da en el coeficiente de absorción o en el coeficiente de absorción molar?.
4.1-6 A la luz de la definición de absorbancia, ¿cual es el concepto de banda espectral?.
4.1-7 ¿Que relación hay entre absorbancia neta y emisión espontánea?.
4.1-8 Si las velocidades de absorción y de emisión estimulada son iguales ¿por qué la intensidad
neta absorbida no es, también, nula?.
4.1-9 ¿Es cierto que al establecer una relación entre la expresión teórica microscópica de pérdida
de intensidad de radiación del haz al atravesar una muestra, en la ley de Lambert-Beer,
deducimos la conexión entre el coeficiente de absorción y el coficiente de Einstein para la
absorción?.
4.1-10 ¿Que magnitudes se representan en dos dimensiones y se denominan espectro o registro
espectral de una muestra?.
4.1-11 ¿Qué función justifica el comportamiento espectral en forma de bandas y no de rayas espectrales?.
4.1-12 ¿Fundamentalmente en que factor o coeficiente están incluı́dos los factores responsables del
ensanchamiento espectral?.
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Capı́tulo 4
Forma y anchura de las lı́neas espectrales
4.1-13 En el hipotético caso en que la población del estado fundamental y del estado excitado,
tuvieran sus poblaciones iguales, ¿qué respuesta espectral cabe esperar?.
4.1-14 ¿Cabe esperar que las secciones eficaces sean menores o mayores que la superficie real correspondiente a una sección tranversal atómica o molecular?.
4.1-15 Para dos moléculas diatómicas cuyas distancias de enlace están en la relación 1:10, ¿qué relación
cabe esperar para las fuerzas del oscilador respectivas?.
4.1-16 Una molecular presenta enlace denominado covalente y otra iónico, ¿cómo cabe esperar
que sean sus respectivas fuerzas del oscilador, a una hipotética frecuencia de transición igual
para ambas?.
4.2.
ANCHURA ESPECTRAL
4.2-1 La emisión espontánea provoca la desexcitación radiativa de la población del estado excitado,
según una cinética de primer orden.¿Qué relación hay entre la constante de velocidad de este
proceso y el tiempo de vida del estado excitado?.
4.2-2 Si las soluciones estacionarias de un sistema mantienen la probabilidad independiente del
tiempo ¿cómo se puede justificar una desexcitación espontánea de un estado excitado?.
4.2-3 ¿El que un estado se desexcite espontáneamente significa que es inestable?.
4.2-4 ¿Que significado tendrı́a con respecto a la desexcitación de un estado el calificarlo de metaestable?.
4.2-5 La probabilidad de disponer de un estado excitado con una energia determinada, E, es proporcional al cuadrado del coeficiente que representa la contribución de la exponencial imaginaria
con energı́a E, a la combinación lineal de exponenciales imaginarias con que representamos la
parte dependiente del tiempo de la función de estado, que incorpora una caida exponencial.
¿Es cierto que cuanto mayor sea la separación de la energı́a con respecto a la de resonancia,
la probabilidad de transición aumenta?.
4.2-6 La probabilidad de disponer de un estado excitado con una energia determinada, E, es proporcional al cuadrado del coeficiente que representa la contribución de la exponencial imaginaria
con energı́a E, a la combinación lineal de exponenciales imaginarias con que representamos
la parte dependiente del tiempo de la función de estado que incorpora una caida exponencial.
¿Es cierto que cuanto menor sea la separación de la energı́a con respecto a la de resonancia,
la probabilidad de transición aumenta?.
4.2-7 ¿Cómo se justifica que un estado excitado que se desexcita no tenga una energı́a bien definida?.
4.2-8 ¿Cual son los únicos estados con energı́a bien definida?.
4.2-9 ¿La emisión espontánea tiene como consecuencia que el espectro sea de lı́neas?.
4.2-10 ¿La emisión espontánea tiene como consecuencia que el espectro sea de bandas?.
4.2-11 A partir de la respuesta espectral que produce una banda caracterizada por una anchura
media, ¿de que forma se puede obtener el tiempo de vida media del estado excitado?.
Sección 4.3
ENSANCHAMIENTO DEBIDO AL EFECTO DOPPLER
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4.2-12 ¿Que relación hay entre la anchura media y la frecuencia de resonancia cuando solamente
hay contribución de la anchura natural?.
4.2-13 ¿En que orden relativo se situarán las anchuras medias de banda para los tránsitos de rotación,
electrónicos y vibracionales de una molécula?.
4.2-14 ¿Cómo se justifica que el espectro de rotación sea, aproximadamente, de rayas, mientras que
el electrónico siempre sea de bandas?.
4.3.
ENSANCHAMIENTO DEBIDO AL EFECTO DOPPLER
4.3-1 ¿Cómo se justifica que la frecuencia que percibe una molécula en movimiento, sea diferente
según la orientación del mismo?.
4.3-2 ¿Como se justifica que la fuente deba emitir siempre una frecuencia superior a la de resonancia
para los átomos que se alejan de la misma?.
4.3-3 ¿Como se justifica que la fuente deba emitir siempre una frecuencia inferior a la de resonancia
para los átomos que se acercan de la misma?.
4.3-4 ¿Que repercusiones tiene en la banda de absorción el que esté presente el efecto Doppler?.
4.3-5 ¿Qué caracteriza a un ensanchamiento no homogéneo?.
4.3-6 Como la frecuencia emitida por la fuente y la velocidad de desplazamiento de la molécula
están ligadas por la frecuencia de resonancia, la probabilidad de una frecuencia de transición
determinada, está ligada a la probabilidad de que la molécula tenga una velocidad determinada y esto genera una multitud de frecuencias de transición diferentes, ¿cuales son los
lı́mites?, ¿todas las frecuencias de resonancia son posibles?.
4.3-7 Para un gas en equilibrio, la función de distribución de frecuencias es gausiana, ¿qué incidencia
tendrá en el perfil de la banda espectral?.
4.3-8 ¿Qué molécula presentará mayor anchura media de banda por la aportación del efecto Doppler
la de C12 O o la de C13 O?.
4.3-9 En términos relativos ¿como son los ensanchamientos natural y debido al efecto Doppler?.
4.3-10 ¿Cabe eliminar la aportación al ensanchamiento debida al efecto Doppler?.
4.4.
ENSANCHAMIENTO POR COLISIONES
4.4-1 Una colisión inelástica supone la transferencia de energı́a. ¿Cabe pensar en que es un mecanismo alternativo de desexcitación del estado excitado?.
4.4-2 Una colisión inelástica es un proceso no radiativo de desexcitación que modifica el ensanchamiento natural, ¿como se justifica su aportación?.
4.4-3 El ensanchamiento debido a la presión ¿por qué se califica de homogéneo?.
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Capı́tulo 4
Forma y anchura de las lı́neas espectrales
4.4-4 Suponiendo todas las colisiones efectivas, la constante de velocidad de desexcitación se puede
igualar al número de choques por segundo. En el marco de la teorı́a cinética de gases ¿a partir
de que magnitudes podemos calcular la citada constante?.
4.4-5 ¿Qué relación hay entre la constante de velocidad de desexcitación por la presión y la Presión?.
4.4-6 Sin tener en cuenta el efecto Doppler, ¿qué contribuciones es de esperar que estén presentes
en las transiciones elcetrónicas?.
4.4-7 Sin tener en cuenta el efecto Doppler, ¿qué contribuciones es de esperar que estén presentes
en las transiciones vibracionales y rotacionales?.
4.4-8 La eficacia de la transferencia de energı́a en una colisión aumenta al disminuir el espaciado
de los niveles de energı́a. Según eso ¿que orden relativo tendrá la estabilidad de los niveles
rotacionales, vibracionales y electrónicos?.
4.4-9 ¿Cual es el ensanchamiento más importante en una transición electrónica?.
4.4-10 ¿Que perfil de banda será predominante en una transición electrónica?.
4.4-11 ¿Que perfil de banda será predominante en una transición rotacional?.
4.4-12 ¿Cómo se ven afectados los estados de un sistema por la concentración?.