Atomik enerji düzeyleri

Hydrogen levels

İdeal hydrogen model’de E_n=−13,6 eV/n². Zero energy electron ve proton’ın infinite separation durumudur.

Negative E bound state’i gösterir; n arttıkça levels E=0 ionization limit’e yaklaşır.

Transitions

Downward transition için emitted photon Eγ=E_i−E_f>0. Absorption doğru energy difference’ı gerektirir.

Bu nedenle atoms arbitrary continuous colors yerine discrete spectral lines üretir.

Hydrogen series

n_f=1 transitions Lyman, n_f=2 Balmer, n_f=3 Paschen series verir.

Rydberg relation 1/λ=R_H(1/n_f²−1/n_i²) aynı energy differences’ı wavelength olarak ifade eder.

Ionization

Ground-state hydrogen ionization energy 13,6 eV’dur. Level n için gerekli energy |E_n| kadardır.

Daha enerjik photon ionization yaparsa excess energy electron kinetic energy olur.

Many-electron atoms

Electron–electron repulsion, shielding, penetration ve spin–orbit interactions nedeniyle energy yalnız n’ye bağlı değildir.

Bu yüzden 2s ve 2p multi-electron atom’da hydrogen’daki gibi degenerate değildir.

Selection rules

Electric-dipole transitions tipik olarak Δℓ=±1 ve ek angular momentum/parity constraints izler.

Forbidden transition tamamen imkânsız olmak zorunda değildir; higher-order processes çok daha yavaş olabilir.

Spectroscopic evidence

Line positions energy differences’ı ölçer; line splitting ve intensities populations, fields ve quantum numbers hakkında bilgi verir.

Energy-level diagram uzaydaki merdiven değil, measurable spectra’yı düzenleyen bir modeldir.

Degeneracy ve splitting

Ideal hydrogen’da aynı n değerindeki states degenerate olabilir. External electric veya magnetic fields bu degeneracy’yi kaldırıp Stark veya Zeeman splitting oluşturabilir.

Multi-electron atoms’da electron interactions ve spin–orbit coupling daha zengin level patterns üretir; tek bir n merdiveni yeterli model değildir.

Çözümlü örnek