Aatomi energiatasemed

Hydrogen levels

Ideal hydrogen model’is E_n=−13,6 eV/n². Zero energy vastab electron ja proton infinite separation’ile.

Negative E tähendab bound state’i; suurema n korral levels lähenevad ionization limit’ile E=0.

Transitions

Downward transition annab emitted photon Eγ=E_i−E_f. Absorption nõuab vastavat energy difference’i.

Seetõttu tekivad discrete spectral lines, mitte arbitrary continuous colors.

Series

Transitions n_f=1 annavad Lyman series, n_f=2 Balmer ja n_f=3 Paschen.

Rydberg relation 1/λ=R_H(1/n_f²−1/n_i²) kirjeldab samu energy differences.

Ionization

Ground-state hydrogen ionization energy on 13,6 eV. Level n ioniseerimiseks on vaja |E_n|.

Suurema photon energy korral läheb excess electron kinetic energy’ks.

Many-electron atoms

Electron–electron repulsion, shielding, penetration ja spin–orbit interactions muudavad energies sõltuvaks enamast kui n.

Seetõttu pole 2s ja 2p multi-electron atom’is degenerate nagu hydrogen’is.

Selection rules

Electric-dipole transition’il on tüüpiliselt Δℓ=±1 ning angular momentum ja parity constraints.

Forbidden transition võib higher-order interaction’i kaudu siiski toimuda, kuid palju aeglasemalt.

Spectroscopic evidence

Line positions mõõdavad energy differences; splittings ja intensities annavad infot fields’i, populations’i ja quantum numbers’i kohta.

Energy-level diagram on measurable spectra organiseeriv model, mitte ruumiline ladder.

Degeneracy ja splitting

Hydrogen’i sama n states on ideal Coulomb model’is degenerate, kuid external electric või magnetic field võib neid split’ida. Stark ja Zeeman effects muudavad energy-level differences otseselt spektroskoopiliselt nähtavaks.

Multi-electron atom’is põhjustavad electron interactions veel fine structure’i ja term-level patterns, mistõttu üks lihtne n-ladder ei ole piisav.

Lahendatud näide