Ground State vs Excited State
Η θεμελιώδης κατάσταση και η διεγερμένη κατάσταση είναι δύο καταστάσεις ατόμων που συζητούνται στην ατομική δομή. Οι έννοιες της θεμελιώδους κατάστασης και της κατάστασης εξόδου χρησιμοποιούνται σε πεδία όπως η αστρονομία, η κβαντομηχανική, η χημική ανάλυση, η φασματοσκοπία και ακόμη και οι ιατρικές επιστήμες. Είναι ζωτικής σημασίας να έχουμε μια σαφή κατανόηση του τι είναι η βασική κατάσταση και η διεγερμένη κατάσταση προκειμένου να διαπρέψετε σε τέτοιους τομείς. Σε αυτό το άρθρο, θα συζητήσουμε τι είναι η διεγερμένη κατάσταση και η θεμελιώδης κατάσταση, οι ομοιότητές τους, οι εφαρμογές της θεμελιώδους κατάστασης και της διεγερμένης κατάστασης και, τέλος, η διαφορά μεταξύ διεγερμένης και θεμελιώδους κατάστασης.
Εδάφους
Για να κατανοήσει κανείς τη θεμελιώδη κατάσταση, πρέπει πρώτα να κατανοήσει την ατομική δομή. Το απλούστερο από τα άτομα είναι το άτομο του υδρογόνου. Αποτελείται από ένα μοναδικό πρωτόνιο ως πυρήνα και ένα μόνο ηλεκτρόνιο που περιφέρεται γύρω από τον πυρήνα. Το κλασικό μοντέλο του ατόμου είναι ο πυρήνας και τα ηλεκτρόνια που περιφέρονται γύρω του σε κυκλικές διαδρομές. Το κλασικό μοντέλο είναι αρκετά πλήρες για να περιγράψει τη θεμελιώδη κατάσταση και τη διεγερμένη κατάσταση των ατόμων, αλλά απαιτούνται ορισμένες έννοιες της κβαντικής μηχανικής. Η βασική κατάσταση ενός κβαντομηχανικού συστήματος είναι γνωστή ως θεμελιώδης κατάσταση του συστήματος. Η κυματική συνάρτηση ενός μονοδιάστατου κβαντικού κύματος είναι το μισό μήκος ενός ημιτονοειδούς κύματος. Ένα σύστημα λέγεται ότι έχει αποκτήσει τη θεμελιώδη του κατάσταση όταν το σύστημα είναι στο απόλυτο μηδέν.
Ενθουσιασμένη κατάσταση
Η διεγερμένη κατάσταση ενός ατόμου ή οποιουδήποτε άλλου συστήματος βασίζεται επίσης στη δομή του συστήματος. Ας ρίξουμε μια βαθύτερη ματιά στην ατομική δομή για να το καταλάβουμε αυτό. Το άτομο αποτελείται από πυρήνα και ηλεκτρόνια που περιφέρονται γύρω του. Η απόσταση από τον πυρήνα εξαρτάται από τη γωνιακή ταχύτητα του ηλεκτρονίου. Η γωνιακή ταχύτητα εξαρτάται από την ενέργεια του ηλεκτρονίου. Η κβαντομηχανική ερμηνεία αυτού του συστήματος λέει ότι το ηλεκτρόνιο δεν μπορεί απλώς να λάβει οποιαδήποτε τιμή ως ενέργεια. Η ποσότητα ενέργειας που μπορεί να έχει το ηλεκτρόνιο είναι διακριτή. Επομένως, το ηλεκτρόνιο δεν μπορεί να βρίσκεται σε οποιαδήποτε απόσταση από τον πυρήνα. Η συνάρτηση απόστασης, στην οποία βρίσκεται το ηλεκτρόνιο, είναι επίσης διακριτή. Όταν δίνεται ενέργεια σε ένα ηλεκτρόνιο, έτσι ώστε η ενέργεια του φωτονίου να είναι ακριβώς το ενεργειακό χάσμα μεταξύ της τρέχουσας ενέργειας του συστήματος και μιας υψηλότερης ενέργειας που μπορεί να λάβει το σύστημα, το ηλεκτρόνιο θα απορροφήσει το φωτόνιο. Αυτό το ηλεκτρόνιο θα πάει σε κατάσταση υψηλότερης ενέργειας. Οποιοδήποτε επίπεδο ενέργειας υψηλότερο από την ενέργεια της βασικής κατάστασης είναι γνωστό ως διεγερμένα επίπεδα. Τα ηλεκτρόνια που περιφέρονται σε τέτοια επίπεδα είναι γνωστά ως διεγερμένα ηλεκτρόνια. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, η διεγερμένη κατάσταση του ηλεκτρονίου δεν μπορεί να λάβει καμία αυθαίρετη τιμή. Μπορεί να λάβει μόνο ορισμένες κβαντομηχανικές τιμές.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της βασικής κατάστασης και της διεγερμένης κατάστασης;
• Η κατάσταση εδάφους είναι η χαμηλότερη ενεργειακή κατάσταση ενός συστήματος, ενώ η διεγερμένη κατάσταση είναι οποιαδήποτε ενεργειακή κατάσταση υψηλότερη από τη θεμελιώδη κατάσταση.
• Υπάρχει μόνο μία ενέργεια βασικής κατάστασης για ένα σύστημα, αλλά μπορεί να υπάρχουν πολλές πιθανές διεγερμένες καταστάσεις ανά σύστημα.
