Energy Level, Ground Level, Exitation Level   에너지 준위, 바닥 준위, 들뜬 준위, 에너지 상태

(2023-06-05)

Ground State, 바닥 상태, 기저 상태, Exitation State, 들뜬 상태, 여기 상태, Excitaion Relaxation, 들뜸 이완, Electron Transition, 전자 천이


1. 에너지 준위 (Energy State), 에너지 상태 (Energy State)양자화에너지 값
     - 특정한 불연속적인 값 만이 허용 됨

  ㅇ 원자,분자,결정 내의 전자에너지는, 
     - 이산적인 에너지 값 만을 갖음  ☞ 에너지 양자화


2. 원자전자의 거동 표현 :  전자의 위치 → 에너지 준위원자 핵으로부터 중심 반경에 의해, 전자 위치를 표현하기 어려움
     - 같은 반경 위치에 전자들이 중첩하는 등

  ㅇ 따라서, 전자의 반경 위치 보다는 에너지 준위에 의해 표현하게됨 
     - 원자가 어떤 에너지 준위에 있음은, 원자전자들이 그 준위에 해당되는 에너지를 갖음을 뜻함

  ㅇ 이때, 에너지 준위는, 양자화되어 있음  ☞ 에너지 양자화
     - 원자에너지 준위에 대응되는 중요 개념은, ☞ 전자 껍질 (주껍질, 부껍질), 전자 배위 참조

  ※ 에너지 준위라는 개념에 의해 나타나는, 여러 상반되는 개념/용어들
     - 바닥 준위 및 들뜬 준위
     - 흡수 및 방출
     - 들뜸 및 이완


3. 바닥 준위/상태 및 들뜬 준위/상태

  ㅇ 바닥 준위(상태) or 기저 준위(상태) (Ground Level/State)
     - 에너지가 가장 낮은 준위를 갖는 정상상태 (이는 정지상태가 아님)
        . 원자 내 가장 안정한, 최저 에너지 전자 배치 상태

  ㅇ 들뜬 준위(상태) or 여기 준위(상태) (Excited Level/State)
     - 바닥준위 이외의 높은 에너지 준위를 갖는 정상상태 들
        . 원자 내 들뜬, 더높은 에너지 전자 배치 상태

    

  ㅇ 준위 간 전자의 이동 :  전자 천이(Electron Transition)


4. 흡수(Absorption) 및 방출(Emission)                                        ☞ 흡수 및 방출 참조에너지 준위 간  광자흡수 및 방출 
     - (전자기복사선)은, 원자전자에너지 준위 간에 (수 [eV], E = hν = E2 - E1),
     - 천이(Transition)할 때 만, 발생 또는 흡수됨

  ㅇ 흡수(Absorption)흡수 스펙트럼 참조
     - 외부에서 에너지(광,전자 등)을 받아 높은 에너지 상태로 되는 현상 (흡수)
        . 낮은 에너지준위에 있는 전자는 높은 에너지준위로 천이하며  광자(Photon)를
          흡수(absorption)

  ㅇ 방출(Emission)                                     ☞ 방출 스펙트럼, 유도방출, 자연방출 참조
     - 보통 여기상태는 불안정하므로, 빨리 낮은 에너지상태로 되돌아오게되는데 (통상,10-8초),
     - 이때 남는 일부 에너지으로 방출됨 (방출)
        . 높은 에너지준위에 있는 들뜬상태의 전자는, 다시 낮은 에너지준위로 되돌아 천이하며,
        . 양 준위간의 에너지차에 해당하는 광자를 방출(emission)


5. 들뜸(Excitation) 및 이완(Relaxation)원자전자들이 더 높은 에너지준위로 들뜨면(Excitaion), (에너지 흡수)
     - 대략 수 나노 초(수명시간) 정도 머무르다가,
     - 낮은 에너지준위로 이완(Relaxation)하게 됨              (에너지 방출)

  ㅇ 이에따라 나타나는 여러 현상들
     - 비 복사성 이완 : 열 방사 등
     - 복사성 이완    : 형광인광 등에 의한 광자 방출

     - 에너지 전이    : 인접 원자/분자로의 전자 이동(광합성 등)
     - 전자 전이      : 인접 원자/분자로의 전자 이동(인공 광합성 등)


6. 고체 결합 관련

  ㅇ 결정성 고체공유결합에너지 띠(Band)로 설명하는 이론 ☞ 에너지 밴드(전도대,가전자대 등)

  ㅇ 금속 결합전자 바다 모형
     - 공유결합의 극단적인 경우로 볼 수 있음

반도체 에너지준위
   1. 에너지준위   2. 에너지준위 기울기   3. 상태 상태수 상태밀도 상태분포 상태점유수   4. 상태 밀도   5. 유효 상태 밀도   6. 반도체 이온화 에너지  
에너지 밴드
   1. 에너지 밴드   2. 에너지 준위   3. 에너지 갭   4. 이온화 에너지  


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