Ատոմային էներգետիկ մակարդակները

Ատոմները կազմում են բոլոր գոյություն ունեցող նյութերի հիմքը։ Այդ ատոմներում կենտրոնական մասը, որը կոչվում է միջուկ (N պատկեր 1-ում), բաղկացած է պրոտոններից և նեյտրոններից, որոնց շուրջ պտտվում են էլեկտրոններ կոչվող մասնիկները։ Հետևաբար, այն էլեկտրոնները, որոնք կազմում են դիտարկվող նյութը, ոչ բոլորը պտտվում են նույն ճանապարհով։ Սակայն դա նաև չի նշանակում, որ դրանց պտտման ճանապարհները կարող են լինել պատահական։ Այսինքն, յուրաքանչյուր ատոմի էլեկտրոնների համար կա իր հատուկ ճանապարհ, որը կոչվում է ուղեծիր, որով նրանք պտտվում են կենտրոնական միջուկի շուրջ։ Այս ուղեծիրներն են ատոմի էներգիայի մակարդակները։

Դա այն է, որ յուրաքանչյուրը նրանց մեջ ունի իր հատուկ էներգիա, որը արտահայտվում է հետևյալ հավասարման ամբողջ բազմապատիկով
որտեղ h-ն Պլանկի հաստատունն է և υ-ն հաճախությունը։

Պատկեր 2-ում ցուցադրված է տարբեր էներգիայի վիճակներում (և հետևաբար նրանց մեջ ներկայացված բոլոր էլեկտրոններում) ներկայացված վերջավոր էներգիան էլեկտրոն վոլտերով (eV)։ Պատկերից կարելի է տեսնել, որ էլեկտրոնների էներգիան ավելանում է, երբ մենք շարժվում ենք ատոմի կենտրոնից հեռու:ատոմ։ Օրինակ, E₁ էներգիայի վիճակում գտնվող էլեկտրոնն ունի -13.6 eV էներգիա, E₂-ում գտնվող էլեկտրոնն ունի -3.4 eV էներգիա և այլն։ Այսպիսով, շարունակելով, կարող ենք հասնել այն մակարդակին, որտեղ էներգիան դառնում է 0 eV այսինքն էներգիայի մակարդակ E_∞։

Այժմ ենթադրենք, որ մենք ներկայացնում ենք արտաքին էներգիա (կարող է լինել ցանկացած ձևով, ներառյալ լույսի) նյութին։ Ներկայացված էներգիան կլինի ներկայացված նյութի ատոմներում ներկայացվող էլեկտրոնների կողմից բացառված։ Սակայն էլեկտրոնները չեն թույլ տալիս կամայական քանակով էներգիա բացառվել։ Սա այն է, որ եթե էլեկտրոնը բացառվում է որևէ էներգիա, ապա նրա ընդհանուր էներգիան փոփոխվում է։ Սա իր հերթին նշանակում է, որ էլեկտրոնը այլևս չի կարող մնալ իր սկզբնական էներգիայի մակարդակում։ Օրինակ, եթե E₁ էներգիայի վիճակում գտնվող էլեկտրոնը բացառվում է 4 eV էներգիա, ապա նրա ընդհանուր էներգիան կավելանա ըստ հետևյալ հավասարման
որի պատճառով նա այլևս չի կարող մնալ E₁ էներգիայի մակարդակում, որը ունի -13.6 eV էներգիա։ Ավելին, նա չի կարող տեսնել որևէ այլ մակարդակ, որն ունի նույն էներգիան։ Սա դրան անհանգիստ դարձնում է։

Մյուս կողմից, եթե այս էլեկտրոնը բացառվում է 10.2 eV էներգիա, ապա նրա ավելացված էներգիան կլինի

Սա նույնն է, ինչ էներգիան, որը ներկայացվում է E₂ մակարդակում, ինչը նշանակում է, որ նախկինում E₁ մակարդակում գտնվող էլեկտրոնը այժմ գտնվում է E₂ էներգիայի մակարդակում։ Այլ կերպ ասած, ասում ենք, որ այս էլեկտրոնը կատարել է անցում E₁ մակարդակից E₂ մակարդակ, որը իր հերթին առաջացնում է ուռուցիկ ատոմ։ Սակայն էլեկտրոնը չի կարող շարունակել այս անկայուն վիճակը երկար։ Սկоро նա կվերադառնա իր սկզբնական վիճակ, կատարելով անցում E₂ մակարդակից E₁ մակարդակ։ Բայց այստեղ կարևոր է նշել այն փաստը, որ այդ ժամանակ էլեկտրոնը էմիտում է 10.2 eV էներգիա (որը նույնն է, ինչ ներկայացված) էլեկտրոմագնային ալիքների տեսքով։

Ներկայացված քննարկումից հետևում է, որ էլեկտրոնները թույլ են տալիս բացառվել (կամ համարժեքորեն էմիտավել) միայն քվանտացված քանակով էներգիա։ Այս էներգիայի քանակը նույնն է, ինչ էներգիայի մակարդակների տարբերությունը, որոնց միջև անցումն է տեղի ունենում։ Այլ կերպ ասած, պատկեր 2-ից երևում է, որ էներգիայի վիճակների միջև տարբերությունը շարունակ նվազում է, երբ մենք շարժվում ենք E₁ մակարդակից հեռու այսինքն ՝ …

Սա նշանակում է, որ արտաքին միջուկներում գտնվող էլեկտրոնները պահանջում են ավելի քիչ էներգիա ուռուցման համար, քան ներքին միջուկներում գտնվող էլեկտրոնները։ Սա համապատասխանում է լավ հայտնի փաստին, որ ներքին միջուկներում գտնվող էլեկտրոնները ավելի ուժեղ կապված են ատոմի միջուկին, քան այն էլեկտրոնները, որոնք գտնվում են այդ միջուկից հեռու։ատոմ։
Չնայած մենք բացատրել ենք ուռուցման գործընթացը, նույն մոդելը տեղի ունի նաև ազատվելու դեպքում։ Սա այն է, որ մենք կարող ենք ենթադրել, որ էլեկտրոնը, երբ ուռուցվում է 0 eV էներգիայով մակարդակ (E_∞)-ին, լիովին ազատվում է ատոմի միջուկի ձգողական ուժից։ Այս ազատ էլեկտրոններն են ներկայացնում հաղորդակցությունը մետաղների նման նյութերի դեպքում։

Հայտարարություն: Հետապնդել օրիգինալը, լավ հոդվածները արժանանում են կիսվել, եթե կա ներկայացման իրավախախանդում, խնդրում ենք կապվել և ջնջել։