Raman - KFU

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P. Knoll, Vorlesung: Raman- und Infrarot-Spektroskopie, 2std. SS 2004 Seite 2 Zeiten: Vorbesprechung: Mi. 10.3.2004, 11.30-12.00 Uhr Ort: HS411 Vorlesung: Do 18.3. 9.00 - 12.00 Uhr Ort: Kaffeeraum E.090 Do 25.3. 9.00 - 12.00 Uhr Ort: Kaffeeraum E.090 Fr. 26.3. 9.00 - 12.00 Uhr Ort: Prakt.raum E.080 Do 01.4. 9.00 - 12.00 Uhr Ort: Kaffeeraum E.090 Fr. 02.3. 9.00 - 12.00 Uhr Ort: Prakt.raum E.080 Do 29.4. 9.00 - 12.00 Uhr Ort: Kaffeeraum E.090 Fr. 30.4. 9.00 - 12.00 Uhr Ort: Prakt.raum E.080 Übungen: Do 3.6. 9.00 - 18.00 Uhr Raman Labor (Keller) Fr. 4.6. 9.00 - 18.00 Uhr Raman Labor (Keller) Die Vorlesung soll eine leicht verständliche Einführung in das Gebiet der Ramanstreuung und der Infrarotspektroskopie geben. Zielsetzung ist, die heutigen Einsatzmöglichkeiten der Ramanstreuung in den verschiedensten Disziplinen wie z.B. der Biologie, Biomedizin, Geologie und Mineralogie näher zu bringen, ihre Vor- und Nachteile aufzuzeigen und in praktischen Anwendungsbeispielen diese spektroskopischen Methoden den HörerInnen vertrauter zu machen. Zielgruppe: StudentInnen im 2.Studienabschnitt, Voraussetzungen: Allgemeine Physikkenntnisse des 1. Studienabschnittes
P. Knoll, Vorlesung: Raman- und Infrarot-Spektroskopie, 2std. SS 2004 Seite 3 Inhaltsverzeichnis: 1. Einleitung ......................................................................................................................... 5 1.1 Was ist IR und Raman-Spektroskopie................................................................ 5 1.2 Einige Beispiele.................................................................................................. 6 1.2.1 Polymere ............................................................................................ 6 1.2.2 Kohlenstoffphasen ............................................................................. 8 1.2.3 magnetische Materialien.................................................................... 10 1.2.4 beta-carotene...................................................................................... 14 1.3 Die Fingerprint-Methode.................................................................................... 15 2. Grundlagen ....................................................................................................................... 17 2.1 Erkenntnisgewinn in den Naturwissenschaften.................................................. 17 2.2 Symmetrien ........................................................................................................ 17 2.2.1 Symmetrieoperationen und Symmetrieelemente ............................... 17 2.2.2 Punktsymmetriegruppen .................................................................... 19 2.2.3 Bestimmung der Symmetriegruppe mit Beispielen........................... 26 2.2.4 Das Arbeiten mit Charaktertafeln...................................................... 30 2.2.5 Beispiel H2O ...................................................................................... 44 2.3 Was sind Photonen? ........................................................................................... 46 2.3.1 Welle-Teilchen-Dualismus ................................................................ 46 2.3.2 Beispiele aus der Optik...................................................................... 48 2.4 Aufbau der Materie ............................................................................................ 49 2.4.1 Atome................................................................................................. 49 2.4.2 Moleküle ............................................................................................ 50 2.4.3 Festkörper .......................................................................................... 51 3. Verschiedene Spektroskopiearten im Überblick .............................................................. 52 3.1 Allgemeines........................................................................................................ 52 3.2 Prinzipieller experimenteller Aufbau für die Spektroskopie.............................. 56 3.3 Schwingungsspektroskopie ................................................................................ 56 4. Einführung in die Infrarot-Spektroskopie ........................................................................ 60 4.1 Funktionsprinzip................................................................................................. 60 4.2 Technik der IR-Spektroskopie ........................................................................... 61 4.2.1 Strahlquelle ........................................................................................ 61 4.2.2 Spektrometer...................................................................................... 62 4.2.3 IR-Detektoren: ................................................................................... 69 4.3 Kalibrierung von IR-Spektrometern................................................................... 72 4.4 Praktische Durchführung der IR-Spektroskopie ................................................ 72 4.5 Interpretation der IR-Spektren: .......................................................................... 73 5. Einführung in die Raman-Spektroskopie ......................................................................... 79 5.1 Was ist Raman Streuung?................................................................................... 79 5.2 Mechanismus und Prinzip der Raman Streuung ................................................ 79 5.3 Der experimentelle Aufbau eines Raman-Streuexperimentes............................ 80 5.3.1 Laser................................................................................................... 82 5.3.2 Spektrometer...................................................................................... 82 5.3.3 Detektoren.......................................................................................... 82 5.4 Kalibrierung von Raman Spektrometern............................................................ 82 5.5 Interpretation von Raman Spektren.................................................................... 83 6. Anwendungen................................................................................................................... 83
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