كمية

مستوى طاقة

كمية طاقة محددة ومنفصلة يمكن أن يمتلكها الإلكترون داخل المادة.
1 مقالات ذات صلة

الوصف

مستوى الطاقة هو كمية طاقة منفصلة ومكمّاة يمكن للإلكترون (أو أي نظام كمومي آخر) أن يشغلها داخل ذرة أو جزيء أو مادة صلبة. في الذرات، تتواجد الإلكترونات في أغلفة وأغلفة فرعية محددة، والانتقالات بين هذه المستويات تنتج امتصاصًا أو انبعاثًا للفوتونات بترددات مميزة. في المواد الصلبة، تتسع مستويات الطاقة لتشكل نطاقات، وترتيب هذه النطاقات يحدد ما إذا كانت المادة موصلًا أو شبه موصل أو عازلًا.

التاريخ

نشأ المفهوم من نموذج نيلز بور لعام 1913 لذرة الهيدروجين، الذي أدخل المدارات المكمّاة. وعُمّم لاحقًا بواسطة أرنولد سومرفيلد، ثم صيغ رسميًا في ميكانيكا الكم بواسطة إرفين شرودنغر وفيرنر هايزنبرغ في منتصف العشرينيات.

كيف يعمل

تفرض ميكانيكا الكم أن الإلكترونات المرتبطة لا يمكن أن تمتلك طاقات اعتباطية—فقط قيم معينة تسمح بها الدالة الموجية للنظام وشروط الحدود. مبدأ استبعاد باولي يضمن أن كل مستوى يحمل عددًا محدودًا من الإلكترونات. عندما يمتص الإلكترون فوتونًا بطاقة تساوي تمامًا الفجوة بين مستويين، فإنه يقفز إلى مستوى أعلى؛ وعندما يعود إلى الأسفل، ينبعث فوتون بنفس تلك الطاقة.

في التطبيق

تشكل مستويات الطاقة الأساس لليزر، والثنائيات الباعثة للضوء، والخلايا الشمسية، والإلكترونيات شبه الموصلة؛ ويستخدم التحليل الطيفي هذه المستويات لتحديد العناصر في النجوم والمواد.

حقيقة طريفة

مستويات الطاقة الدقيقة للهيدروجين هي ما سمح لعلماء الفلك باستنتاج تركيب النجوم البعيدة وحتى قياس تمدد الكون من خلال خطوط الطيف المزاحة نحو الأحمر.

Concept graph →

مقالات ذات صلة · 1

بصريات2026-08-121 دarXiv:2608.12040سريع
كيف يدفع الإلكترون بعضه البعض: قياس التنافر الكولومبي
إلكترونان ينبعثان من طرف إبرة معدنية في نفس الوقت تقريبًا يبدآن بالتنافر، وهذا مظهر من مظاهر التنافر الكولومبي بين الشحنات المتشابهة. تشبيه: شخصان يحاولان الدخول من باب ضيق في نفس الوقت؛ كلما كانا أقرب إلى بعضهما، زاد إعاقة كل منهما للآخر. تمكن العلماء لأول مرة من قياس هذا التنافر بشكل كامل في ثلاثة أبعاد، باستخدام إبرة ذات طرف رفيع جدًا ونبضات ليزر فائقة القصر لإخراج الإلكترونات.