Przeliczanie jednostek w spektroskopii
W zadaniach dotyczących przeliczania jednostek chodzi o sprawną zamianę wielkości
charakteryzujących promieniowanie elektromagnetyczne traktowane jako falę (częstotliwość
–
ν
, długość fali –
λ
, liczba falowa – ν ), jako kwant (energia kwantu wyraŜona w J lub eV)
oraz jako strumień kwantów zdolnych np. do wywołania reakcji chemicznej (energia jednego
mola kwantów wyraŜona w kJ/mol lub kcal/mol).
Do tego celu wystarczy znajomość dwóch prostych wzorów i definicji liczby falowej:
λ
ν
λ
ν
ν
1
;
;
=
=
=
c
h
E
MoŜe nas takŜe interesować stosunek obsadzeń dwu poziomów energetycznych jakiegoś
izolowanego układu. Wtedy stosunek ilości cząsteczek w wyŜszym stanie energetycznym –
n
w
do ilości cząsteczek w stanie niŜszym – n
n
jest związany z róŜnicą energii tych poziomów
∆
E i temperaturą T następująco (przy załoŜeniu równego stopnia degeneracji poziomów):
∆
−
=
T
k
E
n
n
n
w
exp
Konieczna jest takŜe znajomość stałych fizykochemicznych i definicji potrzebnych jednostek
pozaukładowych przedstawionych w poniŜszej tabelce (w nawiasie podana jest standardowa
niepewność pomiarowa). Są to wartości rekomendowane przez Committee on Data for
Science and Technology (2006 CODATA):
Wielkość
Symbol
Wartość
Uwagi
prędkość światła w
próŜni
c
299792458 m s
-1
(
http://physics.nist.gov/cgi-
bin/cuu/Value?c
)
stała Plancka
h
6,62606896(33)×10
-34
J s
(
http://physics.nist.gov/cgi-
bin/cuu/Value?h
)
liczba Avogadra
N
A
6,02214179(30)×10
23
mol
-1
(
http://physics.nist.gov/cgi-
bin/cuu/Value?na
)
stała Boltzmana
k
1,3806504 (24)×10
-23
J K
-1
(
http://physics.nist.gov/cgi-
bin/cuu/Value?k
)
Jednostki pozaukładowe
elektronowolt
1 eV =
1,602176487(40)×10
-19
J
(
http://physics.nist.gov/cgi-
bin/cuu/Value?tevj
)
kaloria
międzynarodowa
1 cal =
4,1868 J
(wprowadzona w 1929 r.,
pierwotnie oznaczała ilość
ciepła potrzebną do ogrzania 1
g wody o 1ºC, por.:
http://pl.wikipedia.org/wiki/Ka
loria
).
W trakcie obliczeń posługujemy się zazwyczaj wielkościami zaokrąglonymi. NaleŜy zwracać
uwagę na poprawny sposób zaokrąglania. Np. poprawną wartością prędkości światła w próŜni
zaokrągloną do trzech cyfr znaczących jest 3,00×10
8
m s
-1
, a nie 2,99×10
8
m s
-1
. Podobnie
przelicznik z kalorii na dŜule przy tej samej dokładności wynosi 4,19, a nie 4,18. TakŜe liczba
Avogadra podana z dokładnością do czterech cyfr znaczących wynosi 6,022×10
23
mol
-1
, a nie
6,023×10
23
mol
-1
, jak podają niektóre podręczniki.
