Πώς δείχνει η μετάβαση ότι η θέση του ηλεκτρονίου κβαντίστηκε;
1. Τα επίπεδα ενέργειας κβαντοποιήθηκαν:
* Τα ηλεκτρόνια σε ένα άτομο μπορούν να υπάρχουν μόνο σε συγκεκριμένα, διακριτά επίπεδα ενέργειας. Αυτά τα επίπεδα κβαντοποιούνται, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούν να αναλάβουν μόνο ορισμένες σταθερές τιμές.
* Κάθε επίπεδο ενέργειας αντιστοιχεί σε ένα συγκεκριμένο τροχιακό, το οποίο καθορίζει την πιθανότητα εύρεσης του ηλεκτρονίου σε μια συγκεκριμένη περιοχή του χώρου.
2. Μεταβάσεις και απορρόφηση ενέργειας/εκπομπή:
* Όταν ένα ηλεκτρόνιο απορροφά ενέργεια (π.χ. από το φως), μπορεί να μεταβεί σε υψηλότερο επίπεδο ενέργειας.
* Όταν ένα ηλεκτρόνιο πέφτει από υψηλότερο επίπεδο ενέργειας σε χαμηλότερο, απελευθερώνει τη διαφορά ενέργειας με τη μορφή φωτονίου φωτός.
3. Ο σύνδεσμος για την ποσοτικοποίηση:
* Η ενέργεια του φωτονίου που εκπέμπεται ή απορροφάται κατά τη διάρκεια μιας μετάβασης είναι ακριβώς ίση με τη διαφορά ενέργειας μεταξύ των δύο ενεργειακών επιπέδων.
* Δεδομένου ότι επιτρέπονται μόνο συγκεκριμένα ενεργειακά επίπεδα, οι ενεργειακές διαφορές μεταξύ τους είναι επίσης διακριτές και κβαντισμένες.
* Αυτό σημαίνει ότι τα εκπεμπόμενα ή απορροφημένα φωτόνια έχουν μόνο συγκεκριμένες, κβαντοποιημένες συχνότητες (και ως εκ τούτου μήκη κύματος), που αντιστοιχούν στις διαφορές σε επίπεδο ενέργειας.
4. Φασματοσκοπικά στοιχεία:
* Οι φασματοσκοπικές παρατηρήσεις επιβεβαιώνουν αυτή την ποσοτικοποίηση:Όταν το φως από τα άτομα διέρχεται από ένα πρίσμα, χωρίζεται σε ένα διακριτό φάσμα γραμμών και όχι σε ένα συνεχές φάσμα.
* Τα μήκη κύματος αυτών των γραμμών αντιστοιχούν ακριβώς στις ενεργειακές διαφορές μεταξύ των επιτρεπόμενων επιπέδων ενέργειας στα άτομα, παρέχοντας ισχυρές ενδείξεις για την ποσοτικοποίηση των επιπέδων ενέργειας ηλεκτρονίων.
5. Ποσορισμός θέσης:
* Ενώ δεν μπορούμε να καθορίσουμε την ακριβή θέση ενός ηλεκτρονίου σε μια δεδομένη στιγμή, η πιθανότητα να βρεθεί σε μια συγκεκριμένη περιοχή του χώρου καθορίζεται από το τροχιακό του.
* Κάθε τροχιά αντιστοιχεί σε ένα συγκεκριμένο ενεργειακό επίπεδο και η μετάβαση ενός ηλεκτρονίου μεταξύ των τροχιακών είναι μια άμεση συνέπεια της ποσοτικοποίησης της ενέργειας του.
* Ως εκ τούτου, οι παρατηρούμενες μεταβάσεις μεταξύ των κβαντισμένων επιπέδων ενέργειας, που εκδηλώνονται στα φάσματα εκπομπής και απορρόφησης, υποδηλώνουν έντονα ότι η θέση του ηλεκτρονίου είναι επίσης κβαντισμένη.
Συνοπτικά:
Η ποσοτικοποίηση των επιπέδων ενέργειας των ηλεκτρονίων, που αποδεικνύεται από τις διακριτές φασματικές γραμμές που παρατηρούνται στην ατομική εκπομπή και απορρόφηση, συνεπάγεται την ποσοτικοποίηση των θέσεων ηλεκτρονίων, καθώς τα επιτρεπόμενα επίπεδα ενέργειας αντιστοιχούν σε συγκεκριμένα, κβαντισμένα τροχιακά. Πρόκειται για μια κεντρική αρχή της κβαντικής μηχανικής και μια θεμελιώδη πτυχή της κατανόησης της ατομικής δομής.
