Energianivåer

Energianivåer refererar till de specifika energivärden som ett kvantmekaniskt system, såsom en atom eller en molekyl, kan inneha. I den klassiska fysiken kan ett system ha vilken energi som helst inom ett kontinuerligt spektrum. I kvantmekaniken däremot är energierna kvantiserade, vilket innebär att systemet endast kan existera i diskreta energitillstånd.

Dessa energinivåer kan visualiseras som trappsteg, där ett system kan befinna sig på ett trappsteg men inte mellan trappstegen. När ett system absorberar energi, till exempel från en foton, kan det hoppa till en högre energinivå. När det avger energi, ofta i form av en foton, faller det till en lägre energinivå. Skillnaden i energi mellan dessa nivåer bestämmer energin hos den absorberade eller emitterade fotonen.

För atomer är energinivåerna kopplade till elektronernas rörelse runt atomkärnan. Varje elektron kan bara existera i specifika orbitaler som motsvarar dessa energinivåer. För molekyler inkluderar energinivåerna inte bara elektroniska energinivåer utan även vibrations- och rotationsenerginivåer.

Studiet av energinivåer är fundamental inom många områden av fysik och kemi, inklusive atomfysik, molekylspektroskopi och materialvetenskap. Spektra som observeras när materia interagerar med ljus ger direkt information om systemets energinivåer.