光化学 4章 4.1-4.3 Ver. 1.1 FUT 原 道寛 問題4章 • Lambert-Beerの法則を「吸光度」「濃度」「入射光強 度」などを用いて、図示と式を用いて説明せよ。 ここに記入 2/17 問題4章 • Franck-Condon原理を説明せよ。（1文字0.5 pt） 3 /17 問題4章 • なぜ、光子が分子の上を通過した時に分子が励起 され、光エネルギーが吸収されるのか説明せよ。 （1文字0.5 pt） 4 /17 光化学I 4 章 序章 •“光化学”を学ぶにあたって 1章 •光とは何か 2章 •分子の電子状態 3章 •電子励起状態 • 分子と光の相互作用 • 4.1光吸収に関するLambert-Beerの法則 • 4.2分子からみた光ー光が分子の上を通過する • 4.2.1電子遷移のFranck-Condon原理 • 4.3分子による光子の吸収と放出（光吸収、自然放出、誘導放射） • 4.4光吸収の強弱ー吸収スペクトルの強弱はなぜ分子により異なるのか • 4.4.1遷移と選択則 • 4.5励起状態の波動関数は正しいのか • 4.5.1励起一重項状態と三重項状態の項間交差 • 4.5.2ポテンシャルエネルギー面の交差と遷移 5章 •光化学における時間スケール 6章 •分子に光をあてると何が起こるか 7章 •光化学の観測と解析 8章 •どのように光を当てるか 9章 •光化学の素過程 10章 •光化学反応の特徴 5 /17 4章分子と光の相互作用 光の性質の理解 •Ａ ＋ Ｂ • エネルギー： Ｃ 単位で・・・。 Ｄ • 場である。 分子と光の相互作用 • 光化学反応 Ｅ ＝物質に光を ことで誘起される。 Ｇ • ＝分子が Ｆ と衝突し を吸収する。 6 /17 4.1光吸収に関するLambert-Beerの法則 Ａ Ｂ Ｃ ランバート・ベールの法則とは？ • 入射光強度 I0 • 透過光強度 I • モル吸光係数ε • 濃度 c • 光路長 ｌ Ｄ Ｅ 7 /17 4.1光吸収に関するLambert-Beerの法則 この法則が重要な点。 Ａ • 吸光度が Ｂ • の情報 に比例 試料に吸収された光量は？ Ｃ 8 /17 4.2分子からみた光ー光が分子の上を通過する 4.2.1電子遷移のFranck-Condon原理 分子にとって光源から 照射される光はどのくらいの スケールで通過していくか？ • 光は光子として１波長分の単位 • ＝光速 3.0 ｘ 108 ms-1 • ベンゼン：260 nmの光を吸収 通過する時間 tは？ Ａ Ｃ s 間 分子と光 Ｄ 子と Ｂ 励起状態 Ｅ への Ｇ Franck-Condon原理の理解 原子核は Ｆ 9 /17 4.2.1電子遷移のFranck-Condon原理 10 /17 4.2.1電子遷移の Franck-Condon原理 Ｉ Ｈ Franck-Condon原理とは • エネルギー状態図において、 Ａ Ｂ 分子の から への遷移は • ＝電子遷移の間、 Ｄ の変化はない Ｃ に起こる Franck-Condon励起状態とは • Ｅ から Ｆ へ垂直に Ｇ の状態 11 /17 4.3分子による光子の吸収と放出 （光吸収、自然放出、誘導放射） 分子による光子 Ａ • • Ｂ Ｃ 放出 放出 12 /17 4.3分子による光子の吸収と放出 （光吸収、自然放出、誘導放射） 光子が直進する時間スケール • 分子は Ａ している。 分子からみると・・ • Ｂ する電磁場が Ｃ する 空間の定点でみれば • 電場が Ｄ から Ｅ へと時間変動する。 13 /17 4.3分子による光子の吸収と放出（光吸収、 自然放出、誘導放射） Ａ Ｂ 14 /17 4.3分子による光子の吸収と放出（光吸収、自然放出、誘導放射） 光子が到達する前： 何も力を Ａ 光子到着： Ｂ 分子中の電子に Ｃ が加わる。 Ｄ 電子：電極板の にひかれ Ｅ の方へ移動する。 約 Ｇ 先ほどと Ｈ ｓ後 が逆転 Ｆ へ移動する Ｉ 15 /17 4.3分子による光子の吸収と放出（光吸収、自然放出、誘導放射） 光エネルギー • のエネルギーとして吸収 Ａ 電子がどのように揺さぶられるか？ • エネルギーの Ｂ がある。 分子中の電子 • Ｃ に従って運動している ππ＊励起状態 • 基底状態→ Ｄ 状態 • π軌道→ Ｅ 軌道 • この変化に応じた方向に電子を Ｆ 必要 16 /17 4.3分子による光子の吸収と放出（光吸収、自然放出、誘導放射） 光(偏光) • x,y,z方向 分子が規則正しく方向性を持て配列してい る場合 光吸収 Ａ • x,y,zの 方向によって できる場合とできない場合がある。 Ｂ を吸収 Ｃ 17/17 Ｄ 参考文献 • 光化学I 井上ら 丸善（株） 18
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