kvanttitasoa

Kvanttitaso tarkoittaa yhden kvanttijärjestelmän, kuten atomin elektronin, erilaisten energian tilojen diskoottista, eli kvantittunutta, sisäistä energiaa. Quantum-mekaniikassa energia ei ole jatkuva suure, vaan tietyt ratkaisut, energian eigenarvot, muodostavat kvanttitasot, joille järjestelmä voi asettua. Kvanttitasojen lukumäärä ja niiden energiat määräytyvät järjestelmän Hamiltonian mukaan.

Kvanttitasot merkitään usein kvanttiluvuilla, ja niiden väliin siirtyminen tapahtuu absorboimalla tai emitting fotoni, jonka energia vastaa kahden tason eroa ΔE = E2 − E1. Näin syntyvät spektralin viivat, joiden pitkittäminen ja voimakkuus kertovat siirtymistä koskevista säännöistä ja tilojen välisistä eroista. Esimerkiksi hydridinatomin energiat n neliöfunktiona E_n = -13,6 eV / n^2 antaa erottuvia kvanttitasoja.

Kvanttitason energiaa voivat myös muuttaa ulkoiset tekijät, kuten Stark- tai Zeeman-efektit, jotka aiheuttavat tilojen siirtymistä tai jakautumista. Lämmön vaikutuksesta voidaan saada Boltzmannin jakauman mukainen tilojen täyttö, mutta kääntäen kvanttitasot eivät muodosta jatkuvaa energia-tilaa.

Käytännön merkitys: kvanttitasot ovat perusta monille teknologioille, kuten lasereille ja kvanttitekniikoille, joissa tarkka kontrolli energia-tiloihin ja siirtymiin on keskeistä. Kvanttitasojen tutkimus valaisee aineen rakenteen sekä ilmiöt, kuten spektri- ja fotonien vuorovaikutukset.