undernivåer

Undernivåer er et begrep i atomfysikk som beskriver grupper av atomorbitaler som deler samme orbitalvinkelmoment l innenfor et gitt hovednivå n. Hver undernivå betegnes med n og bokstaven s, p, d eller f. Undernivået har kapasitet for et bestemt antall elektroner: 2 for s, 6 for p, 10 for d og 14 for f.

I et gitt skall kan flere undernivåer forekomme, for eksempel 2s og 2p i andre skall, eller 3s, 3p og 3d i tredje skall.

Elektronfordelingen følger Aufbau-prinsippet og Madelungs regel, som sier at undernivåer fylles i stigende energi. I hydrogen avhenger energinivået bare av hovedkvantetallet n, men i fler-elektron-atomer splittes energinivåene av elektron-elektrostatisk samspill og spin-orbit-kopleing, slik at undernivåene får noe ulike energier. Dette gir karakteristiske elektronkonfigurasjoner og påvirker kjemiske egenskaper og spektrallinjer.

I mange atomer følger rekkefølgen omtrent: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, og så videre. Hver undernivå inneholder orbitaler med ulike magnetiske kvantetall, noe som gir forskjellige romlige former: s har én orbital, p har tre, d har fem og f har syv.

I faste stoffer og nanostrukturer beskrives undernivåer ofte som subbånd eller subbands som oppstår ved kvantisering av elektronbevegelse i begrenset rom. Slike subbands er viktige i kvantebrønner, tynne filmer og andre halvlederstrukturer og påvirker elektronikk og optoelektronikk. Undernivåer er en grunnleggende konstruksjon for å forstå elektronkonfigurasjon, kjemiske egenskaper og spektrale trekk hos atomer, samt elektroniske strukturer i faste stoffer.