Енергетичний рівень — дозволене значення енергії в квантовій механіці. Сукупність енергетичних рівнів називають енергетичним спектром. Математично енергетичний рівень є власним значенням оператора енергії — гамільтоніана. Кожен енергетичний рівень відповідає одному або кільком стаціонарним станам квантової системи. У випадку, коли таких станів кілька, енергетичний рівень називають виродженим (дублетним, триплетним тощо, в залежності від того, скільки станів мають однакову енергію).
Поняття застосовне до атомів (електронний рівень), молекул (різні рівні, що відповідають коливанням і обертанням — коливальний і обертальний рівень), атомних ядер (внутрішньоядерні енергетичні рівні) тощо.
Енергетичний спектр може бути дискретним або неперервним. Дискретний спектр виникає у разі локалізованих станів. Значення енергії у проміжках між дискретними рівнями не відповідають жодному стаціонарному стану квантової системи, а отже є забороненими.
Прикладом дискретного спектру є атомний спектр, що відповідає можливим переходам між енергетичними рівнями електронів у атомі.
Всі квантові стани з енергетичним рівнем, що перевищує енергію основного стану квантової системи, описують як збуджені стани.
Електронні енергетичні рівні
У сучасному понятті про орбітальну модель атома, електрони в атомі здатні мати лише певні величини енергії, і переходити з одного енергетичного рівня на інший лише стрибком. Різниця між енергетичними рівнями визначає частоту кванта світла, що виділяється або поглинається під час переходу. Кожній парі значень головного квантового числа n і орбітального квантового числа l відповідає певний рівень енергії, яку може мати електрон.
Головні енергетичні рівні атома — це сукупності атомних орбіталей, що мають однакові значення головного квантового числа. Число таких енергетичних рівнів у атомі дорівнює номеру періоду, в якому розташований відповідний хімічний елемент. Наприклад, калій — елемент четвертого періоду, отже, його атом має 4 основних енергетичних рівні (n = 4).
Кожен головний енергетичний рівень в атомі розщеплений на підрівні (s-, p-, d-, f-, g-орбіталі), відповідні змінам орбітального квантового числа. У достатньо сильних магнітних полях можна виявити розщеплення цих підрівнів на окремі стани, відповідні різним значенням магнітного квантового числа.
Внутрішньоядерні енергетичні рівні
Термін з'явився завдяки дослідженню радіоактивності. Радіаційне випромінювання розділяється на три частини: альфа-промені, бета-промені і гамма-промені. Дослідження показали, що альфа-випромінювання складається з ядер гелію-4 (див. альфа-частинка), бета-випромінювання є потоком швидко рухомих електронів, а гамма-промені — це вид електромагнітного випромінювання (фотони). Оскільки енергії переходів між різними електронними рівнями недостатньо для виникнення гамма-променів, стало зрозуміло, що їх джерело потрібно шукати всередині атомного ядра: ядро атома саме може мати різні енергетичні рівні, при переходах між якими й відбувається випромінювання гамма-квантів. Гамма-промені розширили спектр відомих електромагнітних хвиль, і всі хвилі, коротші від 10−3 нм, називають гамма-променями.
Джерела
- Федорченко А.М. (1993). Теоретична фізика. Квантова механіка, термодинаміка і статистична фізика. Т.2. Київ: Вища школа., 415 с.
- Уровни энергии // Физическая энциклопедия. — М. : Большая Российская Энциклопедия, 1998. — Т. 5. — С. 238.
- Рівні енергії [ 18 листопада 2021 у Wayback Machine.] // Енциклопедія фізики і техніки (рос.)
- Глосарій термінів з хімії / уклад. Й. Опейда, О. Швайка ; Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет. — Дон. : Вебер, 2008. — 738 с. — .
Це незавершена стаття з фізики. Ви можете проєкту, виправивши або дописавши її. |
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Energetichnij riven dozvolene znachennya energiyi v kvantovij mehanici Sukupnist energetichnih rivniv nazivayut energetichnim spektrom Matematichno energetichnij riven ye vlasnim znachennyam operatora energiyi gamiltoniana Kozhen energetichnij riven vidpovidaye odnomu abo kilkom stacionarnim stanam kvantovoyi sistemi U vipadku koli takih staniv kilka energetichnij riven nazivayut virodzhenim dubletnim tripletnim tosho v zalezhnosti vid togo skilki staniv mayut odnakovu energiyu Ponyattya zastosovne do atomiv elektronnij riven molekul rizni rivni sho vidpovidayut kolivannyam i obertannyam kolivalnij i obertalnij riven atomnih yader vnutrishnoyaderni energetichni rivni tosho Energetichnij spektr mozhe buti diskretnim abo neperervnim Diskretnij spektr vinikaye u razi lokalizovanih staniv Znachennya energiyi u promizhkah mizh diskretnimi rivnyami ne vidpovidayut zhodnomu stacionarnomu stanu kvantovoyi sistemi a otzhe ye zaboronenimi Prikladom diskretnogo spektru ye atomnij spektr sho vidpovidaye mozhlivim perehodam mizh energetichnimi rivnyami elektroniv u atomi Vsi kvantovi stani z energetichnim rivnem sho perevishuye energiyu osnovnogo stanu kvantovoyi sistemi opisuyut yak zbudzheni stani Elektronni energetichni rivniU suchasnomu ponyatti pro orbitalnu model atoma elektroni v atomi zdatni mati lishe pevni velichini energiyi i perehoditi z odnogo energetichnogo rivnya na inshij lishe stribkom Riznicya mizh energetichnimi rivnyami viznachaye chastotu kvanta svitla sho vidilyayetsya abo poglinayetsya pid chas perehodu Kozhnij pari znachen golovnogo kvantovogo chisla n i orbitalnogo kvantovogo chisla l vidpovidaye pevnij riven energiyi yaku mozhe mati elektron Golovni energetichni rivni atoma ce sukupnosti atomnih orbitalej sho mayut odnakovi znachennya golovnogo kvantovogo chisla Chislo takih energetichnih rivniv u atomi dorivnyuye nomeru periodu v yakomu roztashovanij vidpovidnij himichnij element Napriklad kalij element chetvertogo periodu otzhe jogo atom maye 4 osnovnih energetichnih rivni n 4 Kozhen golovnij energetichnij riven v atomi rozsheplenij na pidrivni s p d f g orbitali vidpovidni zminam orbitalnogo kvantovogo chisla U dostatno silnih magnitnih polyah mozhna viyaviti rozsheplennya cih pidrivniv na okremi stani vidpovidni riznim znachennyam magnitnogo kvantovogo chisla Vnutrishnoyaderni energetichni rivniTermin z yavivsya zavdyaki doslidzhennyu radioaktivnosti Radiacijne viprominyuvannya rozdilyayetsya na tri chastini alfa promeni beta promeni i gamma promeni Doslidzhennya pokazali sho alfa viprominyuvannya skladayetsya z yader geliyu 4 div alfa chastinka beta viprominyuvannya ye potokom shvidko ruhomih elektroniv a gamma promeni ce vid elektromagnitnogo viprominyuvannya fotoni Oskilki energiyi perehodiv mizh riznimi elektronnimi rivnyami nedostatno dlya viniknennya gamma promeniv stalo zrozumilo sho yih dzherelo potribno shukati vseredini atomnogo yadra yadro atoma same mozhe mati rizni energetichni rivni pri perehodah mizh yakimi j vidbuvayetsya viprominyuvannya gamma kvantiv Gamma promeni rozshirili spektr vidomih elektromagnitnih hvil i vsi hvili korotshi vid 10 3 nm nazivayut gamma promenyami DzherelaFedorchenko A M 1993 Teoretichna fizika Kvantova mehanika termodinamika i statistichna fizika T 2 Kiyiv Visha shkola 415 s Urovni energii Fizicheskaya enciklopediya M Bolshaya Rossijskaya Enciklopediya 1998 T 5 S 238 Rivni energiyi 18 listopada 2021 u Wayback Machine Enciklopediya fiziki i tehniki ros Glosarij terminiv z himiyi uklad J Opejda O Shvajka In t fiziko organichnoyi himiyi ta vuglehimiyi im L M Litvinenka NAN Ukrayini Doneckij nacionalnij universitet Don Veber 2008 738 s ISBN 978 966 335 206 0 Ce nezavershena stattya z fiziki Vi mozhete dopomogti proyektu vipravivshi abo dopisavshi yiyi