Tingkat Energi Atomik

Atom merupakan blok bangunan dari semua bahan yang ada. Dalam atom-atom ini, terdapat bagian pusat yang disebut nukleus (N pada Gambar 1) yang terdiri dari proton dan neutron, di sekitar nukleus tersebut partikel yang disebut elektron berputar. Selanjutnya, perlu dicatat bahwa tidak semua elektron yang membentuk bahan yang dipertimbangkan berputar pada jalur yang sama. Namun, hal ini tidak berarti bahwa jalur revolusi mereka bisa acak. Artinya, setiap elektron dari atom tertentu memiliki jalurnya sendiri, yang disebut orbit, di mana ia mengelilingi nukleus pusat. Adalah orbit-orbit inilah yang disebut tingkat energi dari sebuah atom.

Hal ini karena masing-masing dari mereka memiliki jumlah energi yang ditetapkan, yang dinyatakan dalam bentuk kelipatan integral dari persamaan
Di mana h adalah konstanta Planck dan υ adalah frekuensi.

Gambar 2 menunjukkan energi yang terbatas dimiliki oleh berbagai tingkat energi (dan dengan demikian semua elektron yang ada di dalamnya) dalam satuan electron volt (eV). Dari gambar, dapat dilihat bahwa energi elektron meningkat seiring kita bergerak menjauh dari pusat atom. Misalnya, elektron pada tingkat energi pertama (E1) memiliki energi -13.6 eV, yang pada tingkat kedua (E2) memiliki energi -3.4 eV, dan seterusnya. Melanjutkan begitu, seseorang mungkin mencapai tingkat di mana energi menjadi 0 eV yaitu tingkat energi E∞.

Sekarang asumsikan bahwa kita memberikan energi eksternal (mungkin dalam cara apa pun termasuk cahaya) ke bahan. Energi yang disediakan ini akan diserap oleh elektron yang ada dalam atom-atom yang membentuk bahan. Namun, elektron tidak diperbolehkan untuk menyerap sejumlah energi sesuai keinginan mereka. Hal ini karena, jika elektron menyerap beberapa energi, maka energi bersihnya berubah. Ini berarti bahwa elektron tidak dapat lagi tetap pada tingkat energi aslinya. Misalnya, elektron pada tingkat energi E1 menyerap 4 eV energi. Dengan melakukan hal tersebut, energi bersih elektron akan meningkat menjadi
sehingga tidak dapat lagi tetap pada tingkat energi E1 yang memiliki energi -13.6 eV. Lebih lanjut, ia tidak dapat melihat tingkat lain yang memiliki energi setara dengan apa yang dimilikinya. Ini membuatnya kehilangan jalurnya!

Di sisi lain, jika elektron ini menyerap energi 10.2 eV, maka energi yang bertambah akan menjadi

Ini tidak lain adalah energi yang dimiliki oleh tingkat E2, yang berarti elektron yang sebelumnya berada pada E1 kini berada pada tingkat energi E2. Dengan kata lain, kita mengatakan bahwa elektron ini telah melakukan transisi dari tingkat E1 ke tingkat E2 yang pada gilirannya menghasilkan atom yang terangsang. Namun, elektron tidak dapat tetap dalam keadaan tidak stabil ini untuk waktu yang lama. Ia akan segera kembali ke keadaan aslinya dengan melakukan transisi dari tingkat E2 ke tingkat E1. Namun, satu poin penting yang perlu diperhatikan di sini adalah fakta bahwa ketika melakukan hal tersebut, elektron mengeluarkan energi 10.2 eV (yang sama dengan yang diserap) dalam bentuk gelombang elektromagnetik.

Dari diskusi yang disajikan, jelas bahwa elektron hanya diperbolehkan menyerap (atau secara ekuivalen memancarkan) jumlah energi yang terkuantisasi. Jumlah energi ini tidak lain adalah perbedaan energi antara tingkat-tingkat di mana transisi terjadi. Selanjutnya, dari Gambar 2, dapat dilihat bahwa perbedaan antara tingkat energi semakin berkurang seiring kita bergerak menjauh dari E1 yaitu …

Ini berarti bahwa elektron pada kulit terluar membutuhkan energi yang lebih sedikit untuk terangsang dibandingkan dengan yang ada pada kulit terdalam. Hal ini sesuai dengan fakta yang diketahui bahwa elektron yang dekat dengan nukleus terikat kuat pada atom daripada yang ada jauh dari nukleus.
Meskipun kita telah menjelaskan proses pengerjaan, argumen yang sama juga berlaku untuk kasus pembebasan. Karena, kita dapat mengasumsikan bahwa elektron ketika terangsang ke tingkat energi dengan energi 0 eV (E∞), ia akan sepenuhnya bebas dari gaya tarik nukleus atom. Adalah elektron-elektron bebas inilah yang berkontribusi untuk konduksi dalam kasus bahan seperti logam.

Pernyataan: Hormati asli, artikel baik layak dibagikan, jika ada pelanggaran hak cipta silakan hubungi untuk dihapus.