energiaszinten

Energiaszintek vagy energiaszintek a kvantumrendszerek olyan megengedett kötött állapotainak energiái, amelyeket a rendszer saját kölcsönhatásai alapján vehet fel. Ezek a lehető energiaértékek diszkrétek, és átmenetek során csak bizonyos energiakülönbségek nyerhetők át fotonok segítségével. A legegyszerűbb példák az elektronok atomban vagy molekulában elfoglalt kötött állapotai.

Atomoknál az elektronokra a Coulomb-potenciál hat, és a hidrogénszerű rendszerekben közelítőleg E_n = -13,6 eV / n^2. A kapcsolódó energia-különbségek fotonok energiájával hv felelnek meg, ezért a megfigyelt spektrum vonalai vagy sávjai adják meg az átmeneteket. A spektrumokat befolyásolja a degeneráció és a kiválasztási szabályok: elektromágneses átmeneteknél jellemzően Δl = ±1, és más kvantumszámokkal járó korlátok érvényesek.

Finom szerkezetként spin–orbit kölcsönhatások és egyéb relativisztikus korrekciók okozzák a kisebb eltolódásokat, amelyeket nagyfelbontású spektroszkópiával lehet kimutatni. Hyperfine szerkezet a magmagspin és a környezeti kölcsönhatások eredménye.

Molekuláknál a vibrációs és forgási energiaszintek is diszkrétek. A vibrációk közelítően E_v ≈ ħω(v+1/2), a forgások E_J = B J(J+1) alakúak; a rovibrációs átmenetek a spektrumban vonalaként jelennek meg.

Kísérleti módszerek közé tartozik a spektroszkópia, fotolumineszcencia és fotoelektron-spektroszkópia. Az energiaszintek megértése alapvető a kémiai azonosításhoz, reakciók mechanizmusainak feltárásához és fényalapú technológiák fejlesztéséhez.