absorptieniveau

Absorptieniveau is een energieniveau in een quantum-systeem dat bereikbaar kan zijn door absorptie van een foton. Wanneer een systeem licht absorbeert, gaat een molecuul of atoom over van een lagere naar een hogere energietoestand; de fotonenergie moet overeenkomen met het energiedeel verschil ΔE tussen de initiële en de uiteindelijke toestand (ΔE = hν). Als de overgang toegestaan is volgens de selectie-regels van het systeem, treedt absorptie op en wordt deze zichtbaar in het absorptiespectrum.

In atomen en moleculen zijn energieniveaus discrete niveaus, wat resulteert in lijnspectra. In kristallijne vaste stoffen vormen energieniveaus echter banden; absorptie vindt vaak plaats bij overgangen van de valentieband naar de geleidende band, of tussen subniveaus binnen banden. De laagste absorptie-enterkomst komt overeen met het laagste absorptieniveau boven de grondtoestand en is verbonden met de optische bandgap van het materiaal.

Meting en conceptuele modellen: Spectroscopische technieken zoals UV-Vis en IR-absorptie gebruiken absorptie om de eigenschappen van een materiaal te onderzoeken. De Beer-Lambert-wet relateert de absorptie aan concentratie, lengte van de doorsnede en molare absorptiviteit, wat de oscillatorsterkte van de transitie weerspiegelt. Temperatuur, druk en interacties kunnen absorptieniveaus verbreden of verschuiven.

Toepassingen en implicaties: Het begrip van absorptieniveaus is essentieel bij het ontwerp van kleurstoffen, pigmenten, zonnecellen en半geleiders. Doping, onzuiverheden en defecten introduceren lokaal absorptie-niveaus binnen een bandgap, waardoor absorptie bij specifieke golflengten kan worden vergroot of verminderd.