Τι μπορούν να μετρήσουν οι επιστήμονες για να δώσουν στοιχεία ότι τα ηλεκτρόνια κινούνται από ένα άλλο ενεργειακό επίπεδο άλλο;
1. Φασματοσκοπία:
* φασματοσκοπία ατομικής εκπομπής: Αυτή η τεχνική ενθουσιάζει τα άτομα με ενέργεια, προκαλώντας τα ηλεκτρόνια να μεταβούν σε υψηλότερα επίπεδα ενέργειας. Καθώς τα ηλεκτρόνια επιστρέφουν στην κατάσταση του εδάφους τους, εκπέμπουν φωτόνια φωτός σε συγκεκριμένα μήκη κύματος. Αυτά τα μήκη κύματος αντιστοιχούν στις ενεργειακές διαφορές μεταξύ των επιπέδων, παρέχοντας άμεσες ενδείξεις μεταβάσεων ηλεκτρονίων.
* φασματοσκοπία ατομικής απορρόφησης: Αυτή η μέθοδος φωτίζει το φως μέσω ενός δείγματος ατόμων. Τα ηλεκτρόνια στα άτομα απορροφούν συγκεκριμένα μήκη κύματος φωτός που αντιστοιχούν στις ενεργειακές διαφορές μεταξύ των ενεργειακών τους επιπέδων. Με τη μέτρηση της ποσότητας του φωτός που απορροφάται σε κάθε μήκος κύματος, μπορούμε να προσδιορίσουμε ποιες μεταβάσεις συμβαίνουν.
* Φασματοσκοπία φωτοηλεκτρονίου (PES): Αυτή η τεχνική χρησιμοποιεί φωτόνια για να χτυπήσει ηλεκτρόνια από ένα άτομο ή ένα μόριο. Με τη μέτρηση της κινητικής ενέργειας των εκπεμπόμενων ηλεκτρονίων, μπορούμε να προσδιορίσουμε τις ενέργειες δέσμευσης των ηλεκτρονίων σε διαφορετικά επίπεδα ενέργειας. Οι αλλαγές στις ενέργειες δέσμευσης μπορούν να υποδεικνύουν μεταβάσεις ηλεκτρονίων.
2. Ηλεκτρική αγωγιμότητα:
* Μετρήσεις αντίστασης: Η αντίσταση ενός υλικού αλλάζει ανάλογα με τον αριθμό των διαθέσιμων ελεύθερων ηλεκτρονίων για τη μεταφορά του ρεύματος. Όταν τα ηλεκτρόνια μετακινούνται σε υψηλότερα επίπεδα ενέργειας, γίνονται λιγότερο συνδεδεμένοι με το άτομο και μπορούν να συμμετέχουν πιο εύκολα στην ηλεκτρική αγωγιμότητα.
* Hall Effect: Αυτό το φαινόμενο μετρά τη διαφορά τάσης σε έναν αγωγό όταν εφαρμόζεται ένα μαγνητικό πεδίο. Το μέγεθος αυτής της τάσης σχετίζεται με την πυκνότητα φορέα φορτίου και την κινητικότητά τους. Οι αλλαγές στην αγωγιμότητα μπορούν να υποδεικνύουν μεταβάσεις ηλεκτρονίων.
3. Άλλες τεχνικές:
* Φωταύγεια: Ορισμένα υλικά εκπέμπουν φως όταν η μετάβαση των ηλεκτρόνων μεταξύ των επιπέδων ενέργειας (όπως σε φθορισμό και φωσφορίζοντα). Η μέτρηση του μήκους κύματος και της έντασης του εκπεμπόμενου φωτός μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη αυτών των μεταβάσεων.
* μαγνητισμός: Οι μαγνητικές ιδιότητες των υλικών επηρεάζονται από την περιστροφή των ηλεκτρονίων τους. Οι αλλαγές στις μαγνητικές ιδιότητες μπορεί να είναι αποτέλεσμα των ηλεκτρονίων που μετακινούνται σε διαφορετικά επίπεδα ενέργειας.
4. Έμμεσα στοιχεία:
* Χημικές αντιδράσεις: Η απορρόφηση ή η απελευθέρωση ενέργειας σε χημικές αντιδράσεις συχνά περιλαμβάνει μεταβάσεις ηλεκτρονίων μεταξύ των μορίων. Μελετώντας τις ενεργειακές αλλαγές που σχετίζονται με αυτές τις αντιδράσεις, μπορούμε να συμπεράνουμε την κίνηση των ηλεκτρονίων.
* Κβαντικοί μηχανικοί υπολογισμοί: Οι θεωρητικοί υπολογισμοί που βασίζονται στην κβαντική μηχανική μπορούν να προβλέψουν τα επίπεδα ενέργειας και τις μεταβάσεις των ηλεκτρονίων σε άτομα και μόρια. Αυτοί οι υπολογισμοί μπορούν να συγκριθούν με πειραματικά δεδομένα για την επικύρωση των παρατηρούμενων μεταβάσεων.
Συνοπτικά, χρησιμοποιώντας ένα συνδυασμό αυτών των τεχνικών, οι επιστήμονες μπορούν να παρέχουν επιτακτικές αποδείξεις για την κίνηση των ηλεκτρονίων μεταξύ των επιπέδων ενέργειας.
