Бакалавриат, IV курс
специальность –510422  “Физика”
СД.В.02  

Примерный перечень вопросов к экзамену по курсу
“ОСНОВЫ ФИЗИКИ МОЛЕКУЛ”
Буланин Михаил Олегович, доктор ф.- м.н., профессор.

1.	Понятие молекулы. Основные представления о равновесной конфигурации молекул. Энергии диссоциации и ионизации. Устойчивые, неустойчивые, ван дер Ваальсовы молекулы и кластеры.

2.	Магнитная проницаемость, диа- и парамагнетики. Классическая теория  диамагнетизма. Тензор диамагнитной восприимчивости, его корреляция с дипольной поляризуемостью и строением молекул. Аддитивность следа тензора диамагнитной восприимчивости, схема Паскаля.

3.	Описать и сравнить свойства молекул CO2, OCS, CS2: симметрия, электрические мультиполи, тензор поляризуемости, рефракция, диэлектрические потери, межмолекулярные  взаимодействия.

1.	Симметрия равновесных конфигураций молекул. Поворотные оси, плоскости симметрии, центр симметрии, зеркально-поворотные оси. Свойства симметрии линейных, плоских, пирамидальных, тетраэдрических и октаэдрических молекул. Пространственная изомеризация. Асимметричные молекулы, оптические изомеры, рацематы.

2.	Магнитная восприимчивость диа- и парамагнитных. молекул, Природа парамагнетизма, его температурная зависимость, формула Ланжевена. Закон Кюри-Вейсса. Свободные радикалы.

3.	Описать и сравнить свойства всех молекул состава C6H4X2 (X = F, Cl, Br, I): симметрия,  электрические мультиполи, тензор поляризуемости, рефракция, межмолекулярные  взаимодействия.

1	Kлассическая теория Друде дисперсии упругой комплексной поляризуемости, связь с коэффициентом поглощения. Нормальная и аномальная дисперсия. Силы осцилляторов, дисперсия электронной и колебательной поляризуемостей.

2	Тензор инерции и его связь с симметрией молекул. Линейные ротаторы, сферические, симметричные и асимметричные волчки. Ковалентные радиусы элементов.

3	Описать и сравнить свойства всех молекул состава C2HXF4-X (X = 1,2,3,4): симметрия,  электрические мультиполи, тензор поляризуемости, рефракция, межмолекулярные  взаимодействия.

1	Молекула как система электрических зарядов. Мультипольное разложение потенциала системы зарядов. Мультипольные моменты, их свойства инвариантности. Разложение по сферическим мультиполям для осесимметричной системы зарядов. Пространственная структура электрического поля диполя.

2	Концепция внутреннего (эффективного) электрического поля в плотных диэлектриках. Вектор поляризации. Модель Лорентца внутреннего поля в изотропных диэлектриках. Уравнение Клаузиуса-Мосотти, молярная поляризация. Электронная, колебательная и ориентационная составляющие молекулярной поляризуемости.

3	Описать и сравнить свойства молекул CHXCl4-X (X = 1,2,3,4):  симметрия, электрические мультиполи, тензор поляризуемости, рефракция, деполяризация рассеянного света, межмолекулярные  взаимодействия.

1	Дипольный и квадрупольный моменты,  их связь со строением и симметрией молекул. Электрические мультиполи пространственных изомеров. Дипольные моменты и электроотрицательность элементов. Схема векторной аддитивности дипольных моментов. Понятие о матричных элементах мультипольных операторов.

2	Уравнение Лорентц-Лоренца, молярная рефракция. Зависимость молярных поляризации и рефракции от температуры и фазового состояния вещества. Аддитивность рефракции, экзальтация рефракций. Нелинейная поляризация диэлектриков, тензоры гиперполяризуемостей. 

3	Описать и сравнить все электрические и магнитные свойства молекул N2, NO, O2.

1	Определение дипольной поляризуемости, индуцированный дипольный момент. Тензорные свойства упругой поляризуемости и их связь со строением и симметрией молекул. След и анизотропия тензора поляризуемости. Физическая природа анизотропии. Связь поляризуемости с диэлектрической проницаемостью.

2	Диполь-дипольные ориентационные (формула Кеезома) и индукционные (формула Дебая) взаимодействия между молекулами, их связь со строением и симметрией молекул.

3	Описать и сравнить свойства всех молекул состава C2HXCl2-X (X = 0,1,2):симметрия, электрические мультиполи, тензор поляризуемости, рефракция, межмолекулярные взаимодействия.

1	Механизмы формирования дипольной поляризуемости. Упругая и неупругая (ориентационная) поляризуемость. Температурная зависимость ориентационной поляризуемости, формула Ланжевена. Трансформационные свойства тензора упругой поляризуемости. Молярная поляризация, рефракция и след тензора поляризуемости в изотропных диэлектриках.

2	Поляризация диэлектриков в переменных электрических полях. Комплексная дэлектрическая проницаемость, диэлектрические потери.

3	Описать и сравнить геометрические и электрические свойства молекул HF, HCl, HBr, HI: дипольные  моменты,  рефракции, рассеяние света, межмолекулярные  взаимодействия.

1	Основы теории молекулярного рассеяния света. Упругое (Рэлеевское) и неупругое (комбинационное) рассеяние. Поляризация рассеянного излучения. Факторы деполяризации для упругого и неупругого рассеяния и их связь с симметрией молекул.

2	Временная автокорреляционная функция вектора поляризации. Соотношения Крамерса-Кронига для действительной и мнимой частей диэлектрической проницаемости.

3	Описать и сравнить геометрические и электрические свойства всех изомеров три  хлорбензола (симметрия, тензоры инерции, дипольные моменты, рефракции, тензоры поляризуемости, межмолекулярные  взаимодействия).

1	Дисперсия ориентационной поляризуемости, диэлектрические потери, формулы Дебая  для действительной и мнимой частей диэлектрической проницаемости. Диаграммы Кола-Кола. Диэлектрические потери и строение молекул. Время ориентационной релаксации

2	Универсальные и специфические межмолекулярные взаимодействия. Молекулярные кластеры, ван дер Ваальсовы комплексы, методы их изучения. Молекулярные пучки, метод матричной изоляции.

3	Описать и сравнить все электрические и магнитные свойства молекул CO, NO, CN.

1	Методы определения главных значений тензора упругой поляризуемости. Рефракция,  деполяризация рассеянного излучения, эффект Керра. Свойства аддитивности следа тензора поляризуемости. Структура тензора поляризуемости и симметрия молекул. 

2	Потенциальные функции притяжения и отталкивания между молекулами, их связь с симметрией и строением молекул. Дисперсионные взаимодействия (формула Лондона). Эмпирические потенциалы межмолекулярного взаимодействия. Потенциалы Леннард-Джонса, Кихара, Морзе.

3	Описать и сравнить все геометрические и электрические свойства молекул F2, Cl2, Br2, I2.

1	Свойства  аддитивности молекулярных параметров. Аддитивность тензоров инерции, поляризуемости, магнитной восприимчивости. Векторная аддитивность дипольных моментов. Экспериментальные проявления аддитивности молекулярных характеристик. Неаддитивные молекулы.

2	Специфические межмолекулярные взаимодействия. Водородная связь, комплексы с переносом заряда. Геометрические аспекты и макроскопические проявления водородной связи.

3	Описать и сравнить электрические и магнитные свойства нитробензола и всех изомеров динитробензола.