Sıvı benzenin titreşim kiplerinin ileri optik bileşenler kullanılarak geliştirilen raman spektroskopisi deney düzeneği ile incelenmesi
A vibrational study of liquid benzene through dispersive raman spectroscopy using advanced optical elements
Yazar: ASUMAN AŞIKOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. M. HİKMET YÜKSELİCİ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Sıvı benzenin Raman spektrumunu ölçmek için, ileri optik elemanlar kullanılarak bütün birdeneysel düzenek kurulmuştur. Deneysel düzenekteki her bir optik bileşen ayrı ayrı elealınarak tartışılmıştır. Deneyler 1/8 m spektrograf kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Sıvıbenzenin tüm yedi Raman aktif titreşim kipleri, spektrografta 2400 çizgi/mm'lik kırınım ağıve 200 ?m `lik giriş penceresi yarık genişliği kullanıldığında en iyi çözünürlükteayrıştırılabilmiştir. Benzenin sahip olduğu toplam yedi adet Raman aktif titreşim kipinin tümügözlemlenmiştir. Holografik Kuşak Geçiren Süzgeç, Raman spektrumlarının uyarıldığı 488nm lazer dalga boyu çizgisinin genişliğinin 11 cm-1 e kadar daraltılmasını sağladığıbelirlenmiştir. Holografik Çentik Süzgeç için lazer dalga boyunda spektral kuşak aralığı 250cm-1 olarak bulunmuştur. Nefes alma ve C-H gerilmesi gibi iki şiddetli kip için, mekanik birmodel önerilmiştir. C-C ve C-H bağ gerilmeleri oranına, titreşim katkısının yaklaşık olarak1.66 çarpanı kadar olduğu öngörüsünde bulunulmuştur. Raman spektrumunda görülen her birtepe, Gaussian (fonksiyonu) titreşim kuşağı ile modellenmiştir. Her bir tepenin yüksekliklerihesaplanırken Planck dağılım fonksiyonu ve kutuplanabilirlik değişimlerinden gelen bağılkatkılar göz önüne alınmıştır. Basit bir elektrostatik hesap ile C-C ve C-H bağınınkutuplanabilirlik değişim oranı, yaklaşık olarak 0.74 olarak hesaplanmıştır. Modellemede isebu değer 0.6 olarak elde edilmiştir ve bu iki değer karşılaştırılabilir düzeydedir. Ayrıca,geliştirilen deney düzeneği kullanılarak bir katı numunenin, aspirinin, 0-2000 cm-1 aralığındaRaman spektrumu alınmış ve ~1680 cm-1 dalga sayısında asetilsalik asite özgü şiddetli Ramantepesi gözlemlenmiştir.Anahtar Sözcükler: Raman spektroskopisi, holografik optik elemanlar, sıvı benzen, mekanikmodel.

Abstract:
A compact experimental setup using advanced optical elements was designed to take Ramanspectrum of liquid benzene. All of the components in the experimental setup were discussedseparately. The best resolution was achieved with 1/8 m spectrograph emploted withdiffraction grating of 2400 line/mm and an entrance slit with of 200 ?m. A narrow line widthof 11 cm-1 was obtained with the Holographic Laser Bandpass Filter at laser excitationwavelength of 488 nm. Spectral line width of Holographic Notch Filter was determined to be250 cm-1. A simplified mechanical model for two most intense in phase modes, i.e. , ringbreathing and C-H stretching, shows that the vibrational contribution to the ratio of C-C andC-H bond strengths is a factor of ~1.66. A simulation of Raman Spektrum with a Gaussianabsorption band weighted by Planck distribution function yields the vibrational line widthsand the relative polarizability changes. A value of 0.74 is estimated for the ratio of change inpolarizability of C-H bond to that of C-C bond upon laser excitation from a simpleelectrostatic calculation, which is comparable with the vaule of 0.6 obtained from thesimulation. In addition, Raman spectrum of one solid sample, aspirin, was taken between 0-2000 cm-1 wave numberregion and strong Raman peak at ~1680 cm-1 wave number, which isthe ?finger print? of aspirin was observed.Keywords: Raman spectroscopy, holographic optical elements, liquid benzene, mechanicalmodel.