Dispersión Rayleigh y Raman en Física

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Questions and Answers

¿Cuál es la propiedad del campo eléctrico en la dispersión Rayleigh?

Oscila a frecuencias aleatorias

Emite radiación en diferentes longitudes de onda

Induce momento dipolar en la radiación (correct)

Impide el movimiento de los electrones

¿Qué fenómeno molecular se asocia a la dispersión Raman?

Movimientos periódicos internos (correct)

Interacciones con campos magnéticos

Transiciones electrónicas

Propiedades ópticas no lineales

¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre la teoría clásica de la dispersión es incorrecta?

La radiación induce un momento dipolar oscilante.

El dipolo oscilante emite radiación a la frecuencia de oscilación.

La radiación se describe como ondas transversales.

La velocidad de la radiación es diferente a c. (correct)

¿Cuál de las siguientes opciones describe mejor el campo eléctrico en un excitación de dispersión Raman?

Oscila según la frecuencia de la radiación incidente. Signup and view all the answers

¿Qué parámetro se relaciona directamente con la polarizabilidad molecular?

Tensor de polarizabilidad Signup and view all the answers

¿Qué condición es necesaria para observar el espectro Raman?

Los movimientos internos periódicos deben cambiar el tensor de polarizabilidad. Signup and view all the answers

¿Cuál es el significado de que la polarizabilidad de la molécula debe ser anisotrópica?

La polarizabilidad varía según la dirección. Signup and view all the answers

¿Qué fenómeno se relaciona con la modulación de la polarizabilidad?

La dispersión de Rayleigh y Raman. Signup and view all the answers

En el contexto de Rayleigh y Raman, ¿qué representa Δα?

El cambio en la polarizabilidad. Signup and view all the answers

¿Qué tipo de espectro se produce cuando los movimientos internos periódicos no cambian el tensor de polarizabilidad?

Espectro Raman inactivo. Signup and view all the answers

¿Cuál es el principal fenómeno responsable de la dispersión Raman?

La polarizabilidad molecular Signup and view all the answers

¿Cómo se caracteriza la polarizabilidad en átomos según el contenido?

Es esférica y de magnitud isótropa Signup and view all the answers

En una molécula, ¿qué particularidad tiene la polarizabilidad?

Es un tensor y depende de la dirección Signup and view all the answers

¿Qué describe el tensor de polarizabilidad en un sistema de ejes principales?

Es diagonalizable Signup and view all the answers

¿Qué condición se cumple para el tensor de polarizabilidad en términos de simetría?

Debe ser simétrico y real Signup and view all the answers

¿Cuál es la relación entre la polarizabilidad y el momento dipolar inducido en un campo eléctrico aplicado?

Es proporcional en campos eléctricos no muy intensos Signup and view all the answers

¿Qué características tiene la dispersión de la radiación en la espectroscopía Raman?

Es inelástica y no resonante Signup and view all the answers

En el contexto de la polarizabilidad, ¿qué se entiende por un tensor simétrico?

Un tensor que cumple que sus componentes son reflejados a través de su diagonal Signup and view all the answers

¿Cómo se relaciona la traza de una matriz con su diagonalización?

La traza es invariante durante la diagonalización Signup and view all the answers

¿Qué representa un campo eléctrico en el contexto de polarizabilidad?

Induce un momento dipolar eléctrico Signup and view all the answers

¿Cuáles son los números cuánticos utilizados para la rotación en el modelo de oscilador armónico y rotor rígido?

𝐽 y 𝑚 Signup and view all the answers

¿Cuál es la transición de vibración más intensa según las reglas de selección diatómicas?

𝑣 = 1⟵0 Signup and view all the answers

¿Qué ramas presentan los espectros Raman de rotación-vibración?

O, Q y S Signup and view all the answers

¿Qué cambio se observa en la aparición de ramas en los espectros Raman de rotación-vibración?

Cambio de estado de vibración Signup and view all the answers

¿Qué regla se aplica a la rotación en los espectros de absorción?

∆𝐽 = 1 Signup and view all the answers

¿Cuál es la relación correcta sobre las ramas en los espectros de rotación pura Raman?

No se puede hablar de rama O debido a ∆𝐽 = 2 Signup and view all the answers

¿Cuál es la expresión de energía de rotación-vibración contemplando las constantes?

𝐸 𝑣, 𝐽 = 𝐵𝐽 𝐽 + 𝜈 𝜒 𝑣 Signup and view all the answers

¿Qué valores puede tomar el cambio en el número cuántico de vibración?

∆𝑣 = 0, 1, 2 Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre las constantes de rotación en diferentes estados de vibración es cierta?

Tienen diferentes valores para distintos estados de vibración Signup and view all the answers

¿Qué se puede inferir sobre el comportamiento de la energía en un sistema cuántico rotatorio?

Depende de los números cuánticos 𝐽 y 𝑚 Signup and view all the answers

¿Cuál es la condición para que las transiciones sean posibles en la rama S - Stokes?

∆𝐽 = 2 Signup and view all the answers

¿Qué patrones de transiciones produce un rotor semirrígido según la información proporcionada?

Transiciones espaciadas 4𝐵 y 2𝐵 Signup and view all the answers

¿Cuál es la diferencia clave entre las transiciones de ∆𝐽 = 1 y ∆𝐽 = 2?

Las transiciones ∆𝐽 = 1 excluyen a las de 𝐾 = 0 Signup and view all the answers

¿Qué ocurre con las transiciones donde ∆𝐾 = 0?

Son únicamente permitidas en la rama Q Signup and view all the answers

¿Qué representan los espectros Raman para un rotor rígido?

Patrones sistemáticos de transiciones de energía Signup and view all the answers

¿Cuáles son las transiciones espaciadas que se producen a partir de ∆𝐽 = 2?

4𝐵 Signup and view all the answers

¿Qué forma de rotor tendría las siguientes transiciones: ∆𝐽 = 2 y ∆𝐾 = 0?

Rotor rígido Signup and view all the answers

¿Qué patrón adicional resulta de las transiciones de ∆𝐽 = 1 y ∆𝐾 = 0?

Primera transición a 4𝐵 Signup and view all the answers

¿En qué se diferencia la rama S - anti-Stokes de la rama S?

La rama S - anti-Stokes tiene ∆𝐽 = 2 Signup and view all the answers

¿Cuáles son los valores permitidos para ∆𝐾 en las reglas de selección?

0 y 2 Signup and view all the answers

¿Qué efecto tiene el rotor al aumentar el valor de ∆𝐽?

Aumenta la separación de energías Signup and view all the answers

¿Qué se puede concluir sobre la relación entre ∆𝐽 y ∆𝐾 en las transiciones de rotación?

∆𝐽 puede variar mientras ∆𝐾 es constante Signup and view all the answers

¿Qué tipo de espectros genera un rotor rígido al cambiar ∆𝐽 y ∆𝐾?

Espectros con patrones bien definidos Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes vibraciones de la molécula de CO2 es activa en espectros IR?

Elongación asimétrica Signup and view all the answers

¿Qué representan las transiciones fundamentales en espectros Raman de vibración?

Transiciones entre el estado vibracional más bajo y el estado excitado Signup and view all the answers

En un espectro Raman, ¿qué tipo de bandas se pueden observar junto a las bandas fundamentales?

Bandas de combinación Signup and view all the answers

¿Qué condición se requiere para que una vibración sea activa en espectros Raman?

Cambio en la polarizabilidad de la molécula Signup and view all the answers

¿Qué característica distingue las bandas de Anti-Stokes en un espectro Raman?

Están asociadas a transiciones que liberan energía Signup and view all the answers

¿Cuántas transiciones fundamentales puede haber en una molécula poliatómica como el CO2?

Varias Signup and view all the answers

¿Qué vibración de la molécula de CO2 se considera activa según el espectro Raman?

Flexión Signup and view all the answers

¿Cuál es el valor de ( \Delta v ) para sobretonos en espectros Raman?

( \Delta v = 2 ) Signup and view all the answers

¿Qué significa la notación Stokes en espectros Raman?

Transiciones que resultan en una disminución de energía Signup and view all the answers

¿Qué indica la elongación simétrica en la vibración de CO2?

Es un modo de vibración inactivo en espectros IR Signup and view all the answers

Study Notes

Resumen del documento

El documento proporciona notas de clase sobre espectroscopía molecular de alta resolución, enfocándose en el tema de espectros Raman.
Se describe la espectroscopía Raman, incluyendo la introducción, la descripción fenomenológica, la polarizabilidad molecular, la teoría clásica de la dispersión Rayleigh y Raman, la representación mecanocuántica, los espectros Raman de vibración, rotación, rotación-vibración, y aspectos experimentales.
Incluye diagramas y ejemplos para ilustrar estos conceptos.
Se explora el espectro electromagnético y cómo las diferentes regiones del espectro interactúan con las moléculas, destacando el rol de espectroscopía Raman.
Se explora la teoría clásica de la dispersión Rayleigh, diferenciándola de la dispersión Raman (inelástica).
Se introduce el concepto de polarizabilidad molecular y la forma en que se relaciona con la dispersión Raman.
Se discuten los espectros Raman de vibración y rotación, incluyendo los espectros Raman de rotación-vibración.
Se examinan los aspectos experimentales de la espectroscopía Raman, destacando el uso de láseres y cómo interpretar los espectros.

Espectros Raman

Los espectros Raman están dominados por la dispersión Rayleigh (vex), muy intensa.
El espectro es independiente de la frecuencia de excitación.
La información proporcionada por los espectros Raman no cambia con el cambio de frecuencia de excitación.
Las señales a menor frecuencia se conocen como Stokes, las señales a mayor frecuencia como anti-Stokes.
Los espectros están simétricamente distribuidos alrededor de la señal de Rayleigh.
Los espectros Raman muestran las señales, Debidas a las vibraciones o rotaciones.
Las transiciones se miden como diferencia respecto de la excitación: Av = |Vex - VRaman|.

Polarizabilidad Molecular

La dispersión Raman es causada por la polarizabilidad molecular.
La polarizabilidad molecular describe la respuesta de una molécula a un campo eléctrico externo.
Para campos eléctricos no muy intensos, el momento dipolar inducido es proporcional al campo eléctrico.
La polarizabilidad molecular se representa con un tensor (con componentes a, con a = a(xx,yy,zz,xy,yx,xz,zx)).
La polarizabilidad molecular proporciona información sobre la distribución electrónica de las moléculas.
Se define un elipísode de polarizabilidad para comprender mejor la interacción entre la radiación y la estructura de las moléculas.

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Description

Este cuestionario aborda conceptos clave relacionados con la dispersión Rayleigh y Raman, incluyendo propiedades del campo eléctrico y la polarizabilidad molecular. Responde preguntas sobre fenómenos asociados y condiciones necesarias para observar espectros Raman. Demuestra tu comprensión de estos importantes fenómenos ópticos.