Tahap Tenaga Atom

Electrical4u

Medan: Elektrik Asas

China

Atom merupakan blok pembina bagi semua bahan yang wujud. Dalam atom-atom ini, terdapat bahagian pusat yang dipanggil nukleus (N dalam Rajah 1) yang terdiri daripada proton dan neutron, di mana partikel yang dipanggil elektron berputar mengelilinginya. Selanjutnya, perlu diperhatikan bahawa bukan semua elektron yang membentuk bahan yang dipertimbangkan berputar pada laluan yang sama. Walau bagaimanapun, ini tidak bermaksud bahawa laluan revolusi mereka boleh rawak. Setiap elektron dalam atom tertentu mempunyai laluan sendiri, dipanggil orbit, di mana ia berputar mengelilingi nukleus pusat. Ia adalah orbit-orbit ini yang dirujuk sebagai tahap tenaga atom.

atomic energy levels
Ini kerana setiap satu mempunyai jumlah tenaga yang ditetapkan yang dinyatakan dalam bentuk gandaan integral persamaan
Di mana h adalah pemalar Planck dan υ adalah frekuensi.

Rajah 2 menunjukkan tenaga terhingga yang dimiliki oleh keadaan tenaga yang berbeza (dan dengan itu semua elektron yang hadir di dalamnya) dalam volt elektron (eV). Dari rajah, dapat dilihat bahawa tenaga elektron meningkat apabila seseorang bergerak menjauhi pusat atom. Sebagai contoh, elektron dalam keadaan tenaga pertama (E1) mempunyai tenaga -13.6 eV, yang dalam kedua (E2) mempunyai tenaga -3.4 eV dan seterusnya. Berlanjutan begitu, seseorang mungkin mencapai tahap di mana tenaga menjadi 0 eV iaitu tahap tenaga E∞.

energy levels of an atom

Sekarang andaikan kita memberikan tenaga luaran (mungkin dalam cara apa pun termasuk cahaya) kepada bahan tersebut. Tenaga yang dibekalkan ini akan diserap oleh elektron yang hadir dalam atom-atom yang membentuk bahan tersebut. Walau bagaimanapun, elektron tidak dibenarkan untuk menyerap sebarang jumlah tenaga seperti yang mereka inginkan. Ini kerana, jika elektron menyerap sesetengah tenaga, maka tenaga bersihnya berubah. Ini bermaksud bahawa elektron tidak lagi boleh tinggal dalam tahap tenaga asalnya. Katakan, sebagai contoh, elektron dalam keadaan tenaga E1 menyerap 4 eV tenaga. Dengan melakukan demikian, tenaga bersih elektron akan meningkat kepada
sehingga ia tidak lagi boleh tinggal dalam tahap tenaga E1 yang mempunyai tenaga -13.6 eV. Malah, ia tidak dapat melihat tahap lain yang mempunyai tenaga setara dengan apa yang dimilikinya. Ini membuatnya hilang jejak!

Di pihak lain, jika elektron ini menyerap tenaga 10.2 eV, maka tenaga yang bertambah akan menjadi

Ini tidak lain daripada tenaga yang dimiliki oleh tahap E2, yang bermaksud elektron yang dahulunya berada di E1 kini berada dalam tahap tenaga E2. Dengan kata lain, kita katakan bahawa elektron ini telah membuat transisi dari tahap E1 ke tahap E2 yang seterusnya membawa kepada atom yang terangsang. Walau bagaimanapun, elektron tidak dapat tinggal dalam keadaan tidak stabil ini untuk masa yang lama. Ia akan segera kembali ke keadaan asalnya dengan membuat transisi dari tahap E2 ke tahap E1. Tetapi satu perkara penting yang perlu diperhatikan di sini adalah fakta bahawa semasa melakukan ini, elektron mengeluarkan tenaga 10.2 eV (yang sama dengan yang diserap) dalam bentuk gelombang elektromagnetik.

Dari perbincangan yang diberikan, jelas bahawa elektron hanya dibenarkan untuk menyerap (atau secara setara mengeluarkan) jumlah tenaga yang terkuantum. Jumlah tenaga ini tidak lain daripada perbezaan dalam tenaga tahap antara mana transisi berlaku. Seterusnya, dari Rajah 2, dapat dilihat bahawa perbezaan antara keadaan tenaga semakin berkurang apabila seseorang bergerak menjauhi E1 iaitu …

Ini bermaksud bahawa elektron dalam cangkerang luar memerlukan jumlah tenaga yang kurang untuk mendapatkan rangsangan berbanding dengan yang hadir dalam cangkerang dalaman. Ini adalah selaras dengan fakta yang diketahui bahawa elektron yang hadir dekat nukleus erat terikat dengan atom berbanding dengan yang hadir jauh darinya.
Walaupun kami telah menerangkan proses rangsangan, argumen yang sama juga berlaku untuk kes pembebasan. Ini kerana, kita boleh mengandaikan bahawa elektron apabila mendapatkan rangsangan ke tahap tenaga dengan tenaga 0 eV (E∞), ia akan sepenuhnya bebas daripada daya tarikan nukleus atom. Ia adalah elektron-elektron bebas ini yang menyumbang kepada konduksi dalam kes bahan seperti logam.