величина

энергетический уровень

Определённое дискретное значение энергии, которое может иметь электрон в материале.
1 статья

Описание

Энергетический уровень — это дискретное, квантованное значение энергии, которое может занимать электрон (или другая квантовая система) в атоме, молекуле или твёрдом теле. В атомах электроны находятся в определённых оболочках и подоболочках, а переходы между этими уровнями приводят к поглощению или испусканию фотонов с характерными частотами. В твёрдых телах энергетические уровни расширяются в зоны, и расположение этих зон определяет, является ли материал проводником, полупроводником или изолятором.

История

Концепция возникла из модели атома водорода Нильса Бора 1913 года, которая ввела квантованные орбиты. Она была обобщена Арнольдом Зоммерфельдом, а затем формализована в квантовой механике Эрвином Шрёдингером и Вернером Гейзенбергом в середине 1920-х годов.

Как это работает

Квантовая механика dictates, что связанные электроны не могут иметь произвольные энергии — только определённые значения, допускаемые волновой функцией системы и граничными условиями. Принцип Паули гарантирует, что каждый уровень может содержать ограниченное число электронов. Когда электрон поглощает фотон с энергией, точно соответствующей разности между двумя уровнями, он переходит на более высокий уровень; когда он возвращается обратно, он испускает фотон с той же энергией.

Где применяется

Энергетические уровни лежат в основе лазеров, светодиодов, солнечных элементов и полупроводниковой электроники; спектроскопия использует их для определения состава звёзд и материалов.

Любопытный факт

Именно точные энергетические уровни водорода позволили астрономам определить состав далёких звёзд и даже измерить расширение Вселенной по красному смещению спектральных линий.

Граф понятий →

Статьи по теме · 1

Оптика2026-08-121 минarXiv:2608.12040экспресс
Как электроны расталкивают друг друга: измерение кулоновского отталкивания
Два электрона, вылетевшие с кончика металлической иглы почти одновременно, начинают расталкиваться — это проявление кулоновского отталкивания одноимённых зарядов. Аналогия: два человека, которые одновременно протискиваются в узкую дверь: чем ближе они друг к другу, тем сильнее мешают.