Hvordan bestemmer du antallet af energiniveau?

for atomer:

* kvantetal: Antallet af energiniveauer i et atom bestemmes af det vigtigste kvantetal (N). De mulige værdier for n er 1, 2, 3 osv. Hver værdi af N svarer til et andet energiniveau, hvor højere værdier af N indikerer højere energiniveau. For eksempel er n =1 jordtilstand, n =2 er den første ophidsede tilstand og så videre.

* spektroskopi: Ved at observere spektret af lys, der udsendes eller absorberes af et atom, kan vi identificere bølgelængderne af lys svarende til overgange mellem forskellige energiniveauer. Dette giver os mulighed for at bestemme antallet af tilstedeværende energiniveauer.

for molekyler:

* molekylær orbital teori: Denne teori beskriver bindingen i molekyler og forudsiger eksistensen af ​​molekylære orbitaler med forskellige energiniveauer. Antallet af energiniveauer er relateret til antallet af atomiske orbitaler, der er involveret i binding.

* spektroskopi (IR, UV-vis osv.): I lighed med atomspektroskopi kan molekylær spektroskopi anvendes til at identificere de energiniveauer, der er involveret i overgange mellem forskellige vibrations- eller elektroniske tilstande.

For andre systemer:

* Partikel i en kasse: Dette er en simpel model, der bruges til at beskrive opførslen af ​​en partikel, der er begrænset til et endeligt rum. Antallet af energiniveau bestemmes af størrelsen på kassen og partikelens masse.

* harmonisk oscillator: Denne model beskriver opførslen af ​​et system, der svinger omkring en ligevægtsposition. Antallet af energiniveau bestemmes af svingningsfrekvensen.

Generelle overvejelser:

* degeneration: Energiniveauet kan være degenereret, hvilket betyder, at flere tilstande har den samme energi. Denne degeneration kan løftes af forskellige faktorer, såsom magnetiske felter eller molekylære interaktioner.

* tilnærmelser: I mange tilfælde er den nøjagtige bestemmelse af energiniveauet beregningsmæssigt udfordrende. Derfor bruges tilnærmelser ofte til at forenkle beregningerne og tilvejebringe et godt skøn over antallet af energiniveau.

Eksempler:

* Hydrogenatom: Hydrogenatomet har et uendeligt antal energiniveauer, men kun de første par er typisk besat ved stuetemperatur.

* Vandmolekyle: Vandmolekylet har adskillige vibrations- og elektroniske energiniveauer, som kan observeres i dets infrarøde og ultraviolette spektre.

Kortfattet: Antallet af energiniveauer i et system bestemmes af dets specifikke egenskaber og modellen, der bruges til at beskrive det. Kvantemekanik giver en teoretisk ramme for forståelse af energiniveauet, mens eksperimentelle teknikker som spektroskopi tilbyder værdifulde værktøjer til måling og karakterisering af dem.