Atoomenergieniveaus

Atoome is die boublokke van alle bestaande materiale. In hierdie atoome is daar 'n sentrale deel genaamd kern (N in Figuur 1) wat uit protonne en neutronne bestaan, rondom watter elektrone omwentel. Dit moet verder opgemerk word dat nie al die elektrone wat die oorweegde materiaal saamstel langs dieselfde pad beweeg nie. Dit beteken egter ook nie dat hul wentelpaaie ewekansig kan wees nie. D.w.s. elke elektron van 'n spesifieke atoom het sy eie toegewysde pad, genaamd baan, langs watter dit om die sentrale kern wentel. Dit is hierdie banne wat as energieniveaus van 'n atoom verwys word.

Dit is omdat elk van hulle 'n toegewysde hoeveelheid energie besit wat uitgedruk word in terme van 'n integrale veelvoud van die vergelyking
Waar h die Planck-konstante is en υ die frekwensie is.

Figuur 2 wys die eindige energie wat deur verskillende energietoestande (en daardeur al die elektrone wat in hulle voorkom) in elektronvolt (eV) besit. Uit die figuur kan gesien word dat die energie van die elektrone toenem as een weg beweeg van die middelpunt van die atoom. Byvoorbeeld, 'n elektron in die eerste energietoestand (E1) het 'n energie van -13.6 eV, dié in die tweede (E2) besit 'n energie van -3.4 eV en so voort. Deur so te voortgaan, kan een 'n vlak bereik waar die energie 0 eV word, d.w.s. die energieniveau E∞.

Stel nou dat ons buite-energie (magtig in enige manier insluitend dat van lig) aan die materiaal lewer. Hierdie toegevoerde energie sal geabsorbeer word deur die elektrone wat in die atoome van die materiaal voorkom. Die elektrone word egter nie laat om enige hoeveelheid energie te absorbeer soos hulle wil nie. Dit is omdat, as 'n elektron 'n bepaalde hoeveelheid energie absorbeer, dan verander sy netto-energie. Dit beteken weer dat die elektron nie langer in sy oorspronklike energieniveau kan bly nie. Byvoorbeeld, 'n elektron in die energietoestand E1 absorbeer 4 eV energie. Deur dit te doen, sal die netto-energie van die elektron toeneem tot
as gevolg waarvan dit nie langer in die energieniveau E1 met sy energie van -13.6 eV kan bly nie. Bovendien kan dit geen ander vlak sien wat 'n energie het wat gelyk is aan wat dit het nie. Dit laat dit sy spoor verloor!

Aan die ander kant, as hierdie elektron 10.2 eV energie absorbeer, dan sal sy verhoogde energie wees

Dit is niets anders as die energie wat deur die vlak E2 besit, wat beteken dat die elektron wat voorheen in E1 was, nou in die energieniveau E2 is. Met ander woorde, ons sê dat hierdie elektron 'n oorgang gemaak het van die vlak E1 na die vlak E2 wat lei tot 'n opgewonde atoom. Die elektron kan egter nie vir lank in hierdie onstabiele toestand bly nie. Dit sal binnekort terugkeer na sy oorspronklike toestand deur 'n oorgang te maak van die vlak E2 na die vlak E1. Maar 'n belangrike punt om hier op te let is die feit dat dit terwyl dit dit doen, 'n energie van 10.2 eV (wat dieselfde is as die geabsorbeerde) in die vorm van elektromagnetiese golwe emissie.

Uit die bespreking wat voorgehou is, is dit duidelik dat elektrone slegs gekwantiseerde hoeveelhede energie mag absorbeer (of ekwivalentelik emissie). Die hoeveelheid van hierdie energie is niets anders as die verskil in die energie van die vlakke waartussen die oorgang plaasvind. Vervolgens, uit Figuur 2, word gesien dat hierdie verskil tussen die energietoestande gaan verminder as een weg beweeg van E1 i.e. …

Dit beteken dat die elektrone in die uiterste skelle minder energie benodig om opgewond te raak as dié wat in die innerste skelle voorkom. Dit is in ooreenstemming met die bekende feit dat die elektrone naby die kern sterk gebonde is aan die atoome eerder as diegene wat verder weg daarvan voorkom.
Alhoewel ons die proses van opwinding verduidelik het, is dieselfde argument geldig selfs vir die geval van bevryding. Dit is omdat, ons kan aanneem dat die elektron, wanneer dit opgewond raak tot die energieniveau met 'n energie van 0 eV (E∞), dit volledig vry sal wees van die aantrekkende krag van die atoom se kern. Dit is hierdie vrye elektrone wat bydra tot geleiding in die geval van materiale soos metaale.

Verklaring: Respekteer die oorspronklike, goeie artikels is waard om gedeel te word, as daar inbreuk is maak asblyf kontak vir verwydering.