Alusseisund vs põnevusseisund
Põhiolek ja ergastatud olek on kaks aatomite olekut, mida arutatakse aatomistruktuuri all. Põhioleku ja väljunud oleku mõisteid kasutatakse sellistes valdkondades nagu astronoomia, kvantmehaanika, keemiline analüüs, spektroskoopia ja isegi meditsiiniteadused. Sellistes valdkondades silma paistmiseks on ülioluline omada selget arusaama, mis on põhiseisund ja ergastatud olek. Selles artiklis arutame, mis on ergastatud olek ja põhiolek, nende sarnasusi, põhioleku ja ergastatud oleku rakendusi ning lõpuks ergastatud oleku ja põhioleku erinevust.
Alusriik
Põhiseisundi mõistmiseks peab esm alt olema arusaam aatomi struktuurist. Lihtsaim aatomitest on vesinikuaatom. See koosneb ühest prootonist kui tuumast ja ühest elektronist, mis tiirleb ümber tuuma. Aatomi klassikaline mudel on tuum ja selle ümber ringikujulised elektronid. Klassikaline mudel on piisav alt täielik, et kirjeldada aatomite põhiolekut ja ergastatud olekut, kuid mõned kvantmehaanika kontseptsioonid on vajalikud. Kvantmehaanilise süsteemi põhiseisundit nimetatakse süsteemi põhiolekuks. Ühemõõtmelise kvantlaine lainefunktsioon on siinuslaine poolpikkus. Öeldakse, et süsteem on saavutanud oma põhioleku, kui süsteem on absoluutses nullis.
Pelevil olek
Aatomi või mõne muu süsteemi ergastatud olek põhineb samuti süsteemi struktuuril. Selle mõistmiseks uurime aatomi struktuuri sügavam alt. Aatom koosneb tuumast ja selle ümber tiirlevatest elektronidest. Kaugus tuumast sõltub elektroni nurkkiirusest. Nurkkiirus sõltub elektroni energiast. Selle süsteemi kvantmehaaniline tõlgendus ütleb, et elektron ei saa lihts alt energiana võtta ühtegi väärtust. Energia hulk, mis elektronil võib olla, on diskreetne. Seetõttu ei saa elektron olla tuumast ühelgi kaugusel. Distantsfunktsioon, millel elektron asub, on samuti diskreetne. Kui elektronile antakse energiat, nii et footoni energia on täpselt energiavahe süsteemi praeguse energia ja süsteemi poolt saadava suurema energia vahel, neelab elektron footoni. See elektron läheb kõrgema energia olekusse. Mis tahes põhiseisundi energiast kõrgemat energiataset nimetatakse ergastatud tasemeteks. Sellistel tasanditel tiirlevaid elektrone nimetatakse ergastatud elektronideks. Nagu eespool mainitud, ei saa elektroni ergastatud olek võtta suvalist väärtust. See võib võtta ainult teatud kvantmehaanilisi väärtusi.
Mis vahe on põhiolekul ja ergastatud olekul?
• Põhiolek on süsteemi madalaima energiaga olek, samas kui ergastatud olek on põhiolekust kõrgem energia olek.
• Süsteemil on ainult üks põhiolekuenergia, kuid süsteemis võib olla palju võimalikke ergastatud olekuid.
