elektrontransities

Elektrontransities zijn overgangen van een elektron tussen energie-niveaus in een atoom, ion of molecuul. Het energieverschil ΔE tussen de niveaus komt vrij of wordt opgenomen als een foton met energie hf, zodat ΔE = hν. Dit leidt tot discrete spectra: elk overgangsniveau correspondeert met een specifieke fotonenergie en dus met een specifieke golflengte of frequentie. Bij een overgang van hoger naar lager energieniveau vindt emissie plaats; bij overgang van lager naar hoger niveau vindt absorptie plaats.

Overgangen treden op doordat elektronen interageren met het elektromagnetische veld. Sommige overgangen zijn “toegestaan” en leveren vooral sterke lijnen (meestal elektrische dipooltransities, E1). Andere overgangen zijn “verboden” in de dipoolsectie maar kunnen optreden via zeldzamere mechanismen zoals magnetische dipool (M1) of elektrische quadrupool (E2). De waarschijnlijkheid van een overgang wordt uitgedrukt in de Einstein-A- en Einstein-B-coëfficiënten en volgt selectie regels: veel systemen hebben Δl = ±1, en ΔJ = 0, ±1 (met uitzondering van J = 0 ↔ 0). In moleculen brengen ook vibratie- en rotatietransities lijnen voort, waardoor spectra complexer worden.

Bevolkingen van energieniveaus worden vaak beschreven met de Boltzmannverdeling; de intensiteit van lijnen hangt af van deze populaties en de overgangssterkte. Bij hogere temperaturen zijn ook hogere niveaus bevolkt en ontstaan meer lijnen.

Toepassingen van elektrontransities bestrijken onder meer kwantumspectroscopie, astrofysica, materiaalkunde en lasertechnologie, waar gestimuleerde emissie wordt gebruikt om coherente straling te genereren.