Ground State vs Excited State
מצב קרקע ומצב נרגש הם שני מצבים של אטומים הנידונים תחת מבנה אטומי. המושגים של מצב קרקע ומצב יציאה משמשים בתחומים כמו אסטרונומיה, מכניקת קוונטים, אנליזה כימית, ספקטרוסקופיה ואפילו מדעי הרפואה. חיוני שתהיה הבנה ברורה מה הם מצב קרקע ומצב נרגש כדי להצטיין בתחומים כאלה. במאמר זה, אנו הולכים לדון מהו מצב נרגש ומצב קרקע, הדמיון ביניהם, יישומים של מצב קרקע ומצב נרגש ולבסוף ההבדל בין מצב נרגש למצב קרקע.
Ground State
כדי להבין את מצב הקרקע, צריך קודם כל להבין את המבנה האטומי. האטום הפשוט ביותר הוא אטום המימן. הוא מורכב מפרוטון בודד כגרעין ומאלקטרון בודד הסובב סביב הגרעין. המודל הקלאסי של האטום הוא הגרעין והאלקטרונים המקיפים אותו במסלולים מעגליים. המודל הקלאסי מלא מספיק כדי לתאר את מצב הקרקע ואת המצב הנרגש של אטומים, אך נדרשים כמה מושגים של מכניקת הקוונטים. מצב הקרקע של מערכת מכנית קוונטית ידוע כמצב הקרקע של המערכת. פונקציית הגל של גל קוונטי חד מימדי היא חצי אורך של גל סינוס. אומרים שמערכת רכשה את מצב הקרקע שלה כשהמערכת נמצאת באפס מוחלט.
מצב נרגש
מצב נרגש של אטום או כל מערכת אחרת מבוסס גם הוא על מבנה המערכת. הבה נבחן לעומק את המבנה האטומי כדי להבין זאת.האטום מורכב מגרעין ואלקטרונים המקיפים אותו. המרחק מהגרעין תלוי במהירות הזוויתית של האלקטרון. המהירות הזוויתית תלויה באנרגיה של האלקטרון. הפרשנות המכאנית הקוונטית של מערכת זו אומרת שהאלקטרון לא יכול לקחת ערך כלשהו כאנרגיה. כמות האנרגיה שיכולה להיות לאלקטרון היא בדידה. לכן, האלקטרון לא יכול להיות במרחק כלשהו מהגרעין. פונקציית המרחק, בה נמצא האלקטרון, היא גם בדידה. כאשר נותנים לאלקרון אנרגיה, כך שהאנרגיה של הפוטון היא בדיוק פער האנרגיה בין האנרגיה הנוכחית של המערכת לאנרגיה גבוהה יותר שהמערכת יכולה לקבל, האלקטרון יספוג את הפוטון. האלקטרון הזה יעבור למצב של אנרגיה גבוהה יותר. כל רמת אנרגיה גבוהה מאנרגיית מצב הקרקע ידועה כרמות נרגשות. האלקטרונים המקיפים ברמות כאלה ידועים כאלקטרונים נרגשים. כפי שהוזכר לעיל, המצב הנרגש של האלקטרון אינו יכול לקבל שום ערך שרירותי.זה יכול לקחת רק ערכים מכאניים קוונטיים מסוימים.
מה ההבדל בין מצב קרקע למצב נרגש?
• מצב הקרקע הוא מצב האנרגיה הנמוך ביותר של מערכת בעוד שמצב מעורר הוא כל מצב אנרגיה גבוה ממצב הקרקע.
• יש רק אנרגיית מצב קרקע אחת למערכת, אבל יכולים להיות מצבים רבים אפשריים בכל מערכת.
