Aatomienergiatetasus
Aatomid moodustavad kõikide olemasolevate materjalide ehitusliigid. Nendes aatomides on keskmine osa, mida nimetatakse tuumaks (N joonisel 1), mis koosneb protonidest ja neutronidest, mille ümber tiirlevad elektronid. Järgmisena tuleb märkida, et kõik elektronid, mis moodustavad kaalutavat materjali, ei tiirle sama teel. Siiski see ei tähenda, et nende tiirlemiste ajad võivad olla suvalised. Teisisõnu, iga konkreetse aatomi elektronil on oma eraldiseisv tee, mida nimetatakse orbiitiks, mille ümber see tiirleb keskmise tuuma ümber. Need orbiitid viitavad aatomi energia tasanditele.
Selle põhjuseks on, et igaühel neist on omaduslik energia, mis väljendub täisarvulise mitme kordaja kaudu võrrandis
Kus h on Plancki konstant ja υ on sagedus.
Joonis 2 näitab erinevate energia olekute (ja nii ka nendes olevate kõigi elektronide) omavat piiratud energiat elektrivoltides (eV). Jooniselt nähtub, et elektronide energia kasvab, kui liigume aatomi tuuma eemale. Näiteks, esimeses energia olekus (E1) olev elektron omab -13.6 eV energiat, teises (E2) -3.4 eV energiat jne. Niiviisi saab tõusta tasandile, kus energia on 0 eV, st energia tasand E∞.
Oletagem, et me toodame materjali eksternaalset energiat (mida võib andada mitmel viisil, sealhulgas valgusega). See antud energia imetatakse materjali aatomites olevate elektronide poolt. Kuid elektronidel ei antakse vabadust imetada soovitud energia summat. Selle põhjuseks on, et kui elektron imetab mingi energia, siis tema netoenergia muutub. See tähendab, et elektron ei saa enam olla oma algse energia tasandil. Näiteks, kui E1 energia olekus olev elektron imetab 4 eV energiat, siis tema netoenergia suureneb
ning seetõttu ei saa see enam olla E1 energia tasandil, millel on -13.6 eV energia. Lisaks ei leia see ühtegi muud tasandit, millel oleks sama energia. See paneb ta kaotama kontrolli!
Teisalt, kui see elektron imetab 10.2 eV energiat, siis tema suurendatud energia oleks
See on sama, mis E2 energia tasandi omav energia, mis tähendab, et E1 energia tasandil olnud elektron on nüüd E2 energia tasandil. Teisisõnu, öeldakse, et see elektron on teinud ülemineku tasandilt E1 tasandile E2, mis omakorda viib energiseeritud aatomi. Kuid elektron ei saa selles ebastabiilses olekus pikka aega jääda. See naaseb peagi oma algsele olekule, tehes ülemineku tasandilt E2 tasandile E1. Kuid oluline on märkida, et sellega elektron väljendab 10.2 eV energiat (mis on sama, mis imetatud) elektromagnetiliste lainete kujul.
Arutelu põhjal on selge, et elektronidel on lubatud imetada (või vastavalt väljendada) ainult kvantitseeritud energia summasid. Selle energia summa on just energia tasandite vaheline erinevus, mille vahel üleminek toimub. Järgmisena nähtub joonisel 2, et energia olekute vaheline erinevus väheneks, kui liigume E1 eemale, st …
See tähendab, et kõige välimates koorikesed asuvatel elektronidel on vaja vähem energiat, et energiseeruda, kui need, mis asuvad lähima koorikesed. See on kooskõlas tuntud faktiga, et tuuma lähedal asuvad elektronid on tugevalt sidunud aatomidega, kui need, mis asuvad eemale.
Vaatamata sellele, et selgitasime energiseerumisprotsessi, sama argumentaatsioon kehtib ka vabastamise puhul. Selle põhjuseks on, et me võime eeldada, et kui elektron energiseerub 0 eV (E∞) energia tasandile, siis see on täielikult vaba aatomi tuuma tõmbava jõu suhtes. Need vabad elektronid aitavad juhtivuses materjalides nagu metallides.
Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.
