energieniveausbij

Energieniveaus bij is een term die verwijst naar de discrete energietoestanden waarin een kwantumsysteem zich kan bevinden. Deze niveaus ontstaan doordat de beweging van deeltjes beperkt is door randvoorwaarden en interacties, waardoor alleen bepaalde energiewaardes mogelijk zijn. In atomen bepalen elektronen hun toestanden via kwantumgetallen. Voor een eenvoudig systeem zoals waterstof volgt de energie theoretisch E_n ≈ -13,6 eV / n^2. Bij meer-elektron-atomen verdelen de energieniveaus zich in subniveaus (s, p, d, f) die onderling verschillende energieën kunnen hebben door elektron-elektroninteractie en door verschuivingen zoals spin-orbit koppeling. Fijne structuur en term-symbolen worden gebruikt om deze combinaties te beschrijven.

Overgangen tussen energieniveaus treden op bij absorptie of emissie van een foton met energie hν die gelijk is aan het verschil tussen de niveaus. Spectrale lijnen in absorptie- en emissiespectra leveren zo informatie over de energiewaardes en de structuur van het systeem. Selectieregels bepalen welke overgangen toegestaan zijn; bijvoorbeeld Δl = ±1 voor elektronenorbitalen, en regels die samenhangen met spin en totale angular momentum.

Bij moleculen en kristallen leiden de energieniveaus tot uitgebreide structuur, inclusief vibratie- en rotatieniveaus. In vaste stoffen resulteren overlappende niveaus in energiebanden, met een bandkloof die de elektrische eigenschappen bepaalt. Temperatuur, druk en dopering kunnen energieniveaus verschuiven of splitsen.

Toepassingen van energieniveaus bij omvatten spectroscopie, lasertechnologie, materialenonderzoek en fundamenteel quantumonderzoek. Samengevat beschrijven energieniveaus bij de discrete toestanden waarin quantum-systemen verkeren en de overgangsverschijnselen daartussen.