エネルギー準位

定義

エネルギー準位とは、原子中の電子がとることができるエネルギーが、連続ではなく決まった値に限られているという性質を表すものである。
電子はこれらの決まったエネルギーの状態のいずれかにしか存在できない。

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電子は原子の中で、好きな高さに自由にいることはできず、階段の段のように決まった位置（エネルギー）にしか存在できない。
そして、ある準位から別の準位へ移るときに、光を出したり吸収したりする。

数式

水素原子におけるエネルギー準位 \(E_n\) は、次のように表される。

\[E_n = - \frac{13.6}{n^2}\]

ここで、
\(E_n\) はエネルギー（eV）
\(n\) は主量子数（1, 2, 3, …）である。

電子が準位 \(n_1\) から \(n_2\) に移るときに放出・吸収される光のエネルギーは次の関係で表される。

\[\Delta E = E_{n_2} - E_{n_1} = h f\]

ここで、
\(\Delta E\) はエネルギー差（J）
\(h\) はプランク定数
\(f\) は振動数（Hz）である。

ポイント

• 電子のエネルギーは連続ではなく、飛び飛びの値しかとらない
• 準位の差に対応したエネルギーの光が放出・吸収される
• 準位が高いほどエネルギーは大きく（0に近づく）なる