가시광선 분광기를 이용한 컨쥬게이션 염료의 흡수스펙트럼

1. 실험주제: 가시광선 분광기를 이용한 컨쥬게이션 염료의 흡수스펙트럼

2. 실험목적

이 실험은 컨쥬게이션 염료의 가시광선 흡수 스펙트럼을 측정하고 측정한 스펙트럼을 자유 전자 모델을 이용하여 해석하는 데 그 목적이 있다.
즉, 어떤 분자 내에서 분자 궤도 함수 내에 있는 전자들은 일정 에너지를 흡수함으로써 그 보다 높은 분자 궤도 함수로 전이를 하게 된다. 이때 흡수하는 에너지의 양에 따라 전자 전이의 정도가 틀려지게 된다. 의 식에서 알수 있듯이 에너지는 파장과 관련이 있으며 우리가 실험에서 사용하는 UV-Visible (200~700nm)의 파장에 해당하는 영역의 에너지를 흡수한 전자는 로 전자 전이를 일으키게 된다. 이 실험에서는 계산을 통해 구해진 전자전이의 에너지에 해당하는 파장과 실제로 분광기를 이용해 측정한 파장을 비교하고 이를 자유전자 모델을 통해서 해석해 보려고 하는 것이다.

3. 이론
1) 어떠한 물질은 에너지를 흡수하여 전자 전이를 일으키게 된다. 물질의 특성에 따라서 흡수하는 에너지의 범위가 틀린데 이때 우리가 흔히 말하는 가시광선 영역의 에너지를 흡수하는 물질의 경우 가시광선 영역에서 특정 에너지 (특정 파장의 빛)을 흡수함으로서 우리는 그 물질이 흡수한 이외의 파장에 대한 나머지 부분의 에너지가 조합된 빛을 볼 수 있게 된다.

2) 분광법
모든 분자들은 일반적으로 특정한 진동 에너지 준위차 |Ef-Ei|, 회전에너지 준위, 전자 에너지 준위 등을 갖는다. 바깥에서 빛을 쬐어 주면 그 빛의 에너지 가 어떤 에너지 준위차 |Ef-Ei|왿� 같을 때 전이가 일어나면서 빛을 흡수(혹은 방출)하게 된다. 그러므로 어떤 분자에 대해서 흡수 (혹은 방출) 되는 빛의 파장을 조사함으로써 분자가 가지고 있는 에너지 준위에 대해 알아보는 학문 분야를 분광학이라고 한다.
적외선 분광법은 분자의 진동 에너지 준위에 대한 정보를 준다. 적외선 보다 에너지가 높은 빛은 가시광선으로서 보라색인 400nm 의 파장부터 적색인 700nm 의 파장에 해당한다. 가시광선보다 짧은 파장의 빛을 자외선이라 하며, 특히 200～400nm 의 파장을 갖는 빛을 근자외선(near ultraviolet)이라고 한다.