energieniveaudiagrammen

Energieniveaudiagrammen zijn grafische voorstellingen van de discrete energieniveaus van een fysisch systeem, zoals een atoom, een molecuul of een vast materiaal. In zo'n diagram worden de niveaus weergegeven als horizontale lijnen op een verticale as die de energie aangeeft. Overgangen tussen niveaus, mogelijk gemaakt door absorptie of emissie van licht, worden meestal aangeduid met pijlen tussen de niveaus.

De afstand tussen niveaus komt overeen met het energieverschil en bepaalt de fotonenergie via E = hν. Niveaus worden vaak gelabeld met kwantumgetallen of term-symbolen; bij moleculen komen ook vibrationale en rotatoire niveaus voor. Diagrammen kunnen verschillende soorten overgangen aangeven: elektron-overgangen tussen elektronische staten, of combinaties van elektronisch, vibrationale en rotatoire gedrag in moleculen.

Toepassingen van energieniveaudiagrammen zijn onder meer het analyseren van absorptie- en emissiespectra, het begrijpen van luminescentieprocessen en het illustreren van selectie-regels voor toegestane overgangen. In atomen laten ze zien welke lijnen in een spectrum verwacht worden; bij moleculen leveren ze inzicht in de structuur van elektronische en vibrationale-rotatoire overgangen. In solid-state systemen bestaan ook banddiagrammen die de relatie tussen energie en toestand tonen en de aanwezigheid van valentie- en geleidingsbanden aangeven.

Beperkingen: energieniveaudiagrammen geven doorgaans slechts de energiewaardes en de volgorde van toestanden weer en geven vaak details zoals lifetimes, degeneracies en intensiteiten niet volledig weer. Voor kwantitatieve interpretatie zijn aanvullende berekeningen en spectroscopische data nodig.