View source for Leibhéal fuinnimh

[[Íomhá:Energieniveau.svg|thumb|Leibhéil fuinnimh d'fhithiseáin adamhacha▼(ní de réir scála)]]
Ní féidir le córas [[Meicnic chandamach|meicniúil candamach]] nó [[Cáithnín fo-adamhach|cáithnín]] atá [[Staid nasctha|nasctha]] - is é sin, atá sáinnithe go spásúil - ach luachanna scoite fuinnimh áirithe, ar a dtugtar '''leibhéil fhuinnimh''', a ghlacadh. Tá sé seo i gcodarsnacht le cáithníní [[Meicnic Newton|clasaiceacha]], ar féidir leo méid ar bith fuinnimh a bheith acu. Úsáidtear an téarma go coitianta le haghaidh leibhéil fuinnimh na [[leictreon]] in [[Adamh|adaimh]], [[Ian|iain]], nó [[Móilín|móilíní]], atá nasctha ag réimse leictreach an núicléas, ach is féidir leo tagairt a dhéanamh freisin do na leibhéil fhuinnimh sa [[Núicléas adamhach|núicléas]] nó do na leibhéil rothlacha nó creathúla fuinnimh i móilíní. Deirtear go mbíonn an speictream fuinnimh i gcórais a bhfuil na leibhéil fhuinnimh scoite sin aige a chainníochtú. Deirtear go ndéantar speictream fuinnimh córais a bhfuil na leibhéil fhuinnimh scoite sin aige [[Candamú (fisic)|candamaithe.]]

Sa [[Ceimic|cheimic]] agus san [[Fisic adamhach|fhisic adamhach]], féadtar smaoineamh ar leictreonsceall, nó príomhleibhéal fuinnimh, mar [[Fithiseán adamhach|fhithis]] [[leictreon]] amháin nó níos mó timpeall [[Núicléas adamhach|núicléas an adaimh]]. De réir theoiric Bhohr, bhí fithisí áirithe thart ar an núicléas, agus fad a bhí an leictreon in aon fhithis díobh sin, níor astaigh sé fuinneamh ar bith. Tugtar an "sceall 1" ar an sceall is gaire don núicléas (ar a dtugtar "sceall K " freisin), agus tar éis sin, tugtar an "sceall 2" (nó an "sceall L" ), ansin an "sceall 3" (nó "sceall M") , agus mar sin de, níos faide agus níos faide ón núicléas. Comhfhreagraíonn na scealla leis na [[Príomh-chandamuimhir|príomh-chandamuimhreacha]] (n = 1, 2, 3, 4 ...), nó tá siad lipéadaithe in ord aibítre le litreacha a úsáidtear sa [[nodaireacht x-ghathach]] (K, L, M, N…).

Ní féidir ach líon seasta leictreon a bheith i ngach sceall: Is féidir leis an gcéad sceall suas le dhá leictreon a shealbhú, is féidir leis an dara sceall suas le hocht (2 + 6) leictreon a shealbhú, is féidir leis an tríú sceall suas le 18 (2 + 6 + 10) a choinneáil agus mar sin de. Is í an fhoirmle ghinearálta gur féidir leis an naoú sceall suas le 2(n<sup>2</sup>) leictreon a choinneáil. Ós rud é go n-aomtar leictreoin go dtí an núicléas, is gnách nach n-áitíonn leictreoin adaimh scealla seachtracha má tá na scealla istigh líonta go hiomlán cheana féin ag leictreoin eile. Mar sin féin, ní riachtanas docht é seo: d’fhéadfadh go mbeadh dhá nó fiú trí sceall seachtrach neamhiomlán ag adamh. (Féach riail Madelung le haghaidh tuilleadh sonraí.) Le haghaidh míniú ar an bhfáth go bhfuil leictreoin sna scealla seo féach [[Cumraíocht leictreon|cumraíocht na leictreon]].<ref name="corrosionsource.com">[http://www.corrosionsource.com/handbook/periodic/e_subshells.htm Electron Subshells]. Corrosion Source. Retrieved on 1 December 2011.</ref>

Má tá an [[fuinneamh poitéinsiúil]] socraithe go nialas ag fad [[Éigríoch|éigríochta]] ón núicléas adamhach nó ón móilín, an gnáthchoinbhinsiún, ansin tá fuinneamh féideartha diúltach ag staid nasctha leictreon.

Má tá adamh, ian, nó móilín ag an leibhéal fuinnimh is ísle is féidir, deirtear go bhfuil sé féin agus a leictreoin sa [[Bunstaid (meicnic chandamach)|bhunstaid]]. Má tá sé ar leibhéal fuinnimh níos airde, deirtear go bhfuil sé [[Riocht flosctha (fisic)|flosctha]], nó go bhfuil aon leictreon a bhfuil fuinneamh níos airde acu ná an bhunstaid flosctha. Má tá níos mó ná staid mheicniúil chandamach amháin ag an bhfuinneamh céanna, tá na leibhéil fhuinnimh “díchineálach”. Tugtar [[Leibhéil fhuinnimh dhíchineálacha|leibhéil fhuinnimh dhíchineálacha]] orthu ansin.
== Míniú ==
[[File:Hydrogen Density Plots.png|thumb|[[Tonnfheidhm|Tonnfheidhmeanna]] adaimh hidrigine, a thaispeánann an dóchúlacht go bhfaighidh tú an leictreon sa spás timpeall an núicléas. Sainmhíníonn gach staid chónaitheach leibhéal sonrach fuinnimh an adaimh.]] Eascraíonn leibhéil chandamaithe fuinnimh ón ngaol idir fuinneamh an cháithnín agus a [[Tonnfhad|thonnfhad]]. Maidir le cáithnín gaibhnithe mar [[leictreon]] in [[adamh]], tá foirm na toinne seasta ag an [[tonnfheidhm]].<ref name="Tipler">{{cite book
 | last1  = Tipler
 | first1 = Paul A.
 | last2  = Mosca
 | first2 = Gene
 | title  = Physics for Scientists and Engineers, 5th Ed.
 | publisher = W. H. Freeman and Co.
 | volume = 2
 | date   = 2004
 | pages  = 1129
 | url    = https://www.google.com/books/edition/Physics_for_Scientists_and_Engineers_Vol/R2Nuh3Ux1AwC?hl=en&gbpv=1&pg=PA1129&dq=%22energy+level%22+%22standing+waves%22
 | isbn   = 0716708108
 }}</ref> Ní féidir ach [[Staid chónaitheach|staideanna cónaitheacha]] le fuinneamh a fhreagraíonn do shlánuimhreacha tonnfhaid a bheith ann; i gcás staideanna eile cuireann na tonnta trasna ar bhealach neamhdhearfach, agus mar thoradh air sin bíonn [[aimplitiúid dóchúlachta | dlús dóchúlachta]] nialasacha. Samplaí bunúsacha a thaispeánann go matamaiticiúil conas a thagann leibhéil fuinnimh i gcrích is ea an [[cáithnín i mbosca]] agus an t-[[ascaltóir armónach candamach]].

== Stair ==
Ba é an chéad fhianaise ar chainníochtú in adaimh ná an bhreathnóireacht, le [[Joseph von Fraunhofer]]  agus [[William Hyde Wollaston]], ar [[línte speictrim]] i solas na gréine go luath sna 1800idí. Mhol fisiceoir na Danmhairge [[Niels Bohr]] coincheap na leibhéal fuinnimh sa bhliain 1913 i [[teoiric Bohr]] den adaimh. Chuir [[Erwin Schrödinger]] agus [[Werner Heisenberg]] an teoiric mheicniúil chandamach nua-aimseartha, a thugann míniú ar na leibhéil fhuinnimh seo, i dtéarmaí na [[cothromóid Schrödinger]] chun cinn i 1926.

== Adaimh ==
=== Leibhéil fhuinnimh intreacha ===
Sna foirmlí le haghaidh fuinneamh leictreon ag leibhéil éagsúla a thugtar thíos in adamh, socraítear an pointe nialasach le haghaidh fuinnimh nuair a fhágann an leictreon atá i gceist an t-adamh go hiomlán, .i. nuair a bhíonn [[príomhuimhir chandamach]] an leictreon '' n '' = ∞. Nuair a bhíonn an leictreon nasctha leis an adamh in aon luach níos dlúithe de '' n '' , tá fuinneamh an leictreon níos ísle agus meastar go bhfuil sé diúltach.

==== Leibhéal fuinnimh na staide fithisí: adamh/ian le núicléas + leictreon amháin ====
Glac leis go bhfuil leictreon amháin i bh[[fithiseán adamhach]] tugtha in adamh (ian) atá cosúil le hidrigin. Déantar fuinneamh a staide a chinneadh go príomha trí idirghníomhaíochta leictreastataí leictreon (diúltach) leis an núicléas (dearfach). Tugtar leibhéil fhuinnimh leictreon timpeall núicléas le:
: <math>E_n = - h  c  R_{\infty} \frac{Z^2}{n^2} </math>
(idir 1 [[Leictreonvolta|eV]] agus 10<sup>3</sup> eV, de ghnáth), áit a bhfuil R<sub>∞</sub> mar tairiseach Rydberg, is í ''Z'' an [[uimhir adamhach]], is í ''n'' an phríomhuimhir chandamach, is í ''h'' [[tairiseach Planck]], agus ''c'' [[luas an tsolais]]. Maidir le hadaimh (iain) atá cosúil le hidrigin amháin, braitheann leibhéil Rydberg ar an bpríomhuimhir chandamach ''n''.

Faightear an chothromóid seo trí fhoirmle Rydberg d'aon dúile cosúil le hidrigin (a thaispeántar thíos) a chomhcheangal le ''E = hv = hc/λ'', ag glacadh leis gurb í an phríomhuimhir chandamach ''n'' thuas =''n''<sub>1</sub> i bhfoirmle Rydberg agus ''n''<sub>2</sub> = ∞ (príomhuimhir chandamach den leibhéal fuinnimh as a shíolraíonn an leictreon, nuair a astaíonn sé fótón). Díorthaíodh foirmle Rydberg ó shonraí [[Speictream astúcháin|astaíochtaí speictreascópacha]] eimpíreacha.
:<math>\frac{1}{\lambda} = RZ^2 \left(\frac{1}{n_1^2}-\frac{1}{n_2^2}\right)</math>
Is féidir foirmle choibhéiseach a dhíorthú go meicniúil ó chothromóid Schrödinger, atá neamhspleách ó thaobh ama, le h[[Oibritheoir Hamilton (meicnic chandamach)|oibreoir fuinneamh cinéiteach Hamilton]] a úsáideann tonnfheidhm mar dhualfheidhm chun na leibhéil fuinnimh a fháil mar luachanna dualfheidhme, ach bheadh tairisigh fhisiceacha  eile curtha in ionad tairisigh Rydberg.
====Idirghníomhaíochtaí leictreon-leictreon in adaimh====
Má tá níos mó ná leictreon amháin timpeall an adaimh, ardaíonn idirghníomhaíochtaí leictreon-leictreon an leibhéal fuinnimh. Is minic a dhéantar faillí de na hidirghníomhaíochtaí seo má tá forluí spásúil de thonnfheidhmeanna an leictreoin íseal.

Maidir le hadaimh il-leictreon, bíonn idirghníomhaíochtaí idir leictreoin ina gcúis nach bhfuil an chothromóid roimhe seo cruinn a thuilleadh mar a luaitear go díreach le Z mar an [[uimhir adamhach]]. Bealach simplí (cé nach bhfuil sé iomlán) chun é seo a thuiscint is ea mar éifeacht dhíonta, nuair a fheiceann na leictreoin sheachtracha núicléas éifeachtach de lucht laghdaithe, ós rud é go bhfuil na leictreoin  laistigh nasctha go docht leis an núicléas agus go gcuireann siad a lucht ar ceal go páirteach. Mar thoradh air seo, déantar leasú garbh nuair a chuirtear lucht núicléach éifeachtach a shiombailítear mar ''Z''<sub>eff</sub> atá ag brath go mór ar an bpríomhuimhir chandamach, in ionad Z.
: <math>E_{n,l} = - h  c  R_{\infty} \frac{{Z_{\rm eff}}^2}{n^2} \ </math>
I gcásanna den sórt sin, bíonn tionchar ag na cineálacha  fithiseán (arna gcinneadh ag an chandamuimhir asamatach ℓ) chomh maith lena gcuid leibhéal laistigh d'éifeacht mhóilíneach ''Z''<sub>eff</sub>, agus dá bhrí sin bíonn tionchar acu freisin ar leibhéil éagsúla fuinnimh leictreon adamhach. Cuireann prionsabal Aufbau, maidir le hadamh a líonadh le leictreoin le haghaidh cumraíochta leictreon, na leibhéil éagsúla fuinnimh seo san áireamh. Le haghaidh adaimh a líonadh le leictreoin sa bhunstaid, líontar na leibhéil fhuinnimh is ísle ar dtús agus tá siad ag teacht le [[prionsabal eisiaimh Pauli]], [[prionsabal Aufbau]], agus [[riail Hund]].
== Móilíní ==
Cruthaítear naisc cheimiceacha idir adaimh an mhóilín toisc go ndéanann siad an staid níos cobhsaí do na hadaimh atá i gceist, rud a chiallaíonn go ginearálta go bhfuil  suim na leibhéal fuinnimh de na hadaimh lena mbaineann sa mhóilín níos ísle ná mura mbeadh na hadaimh nasctha amhlaidh. De réir mar a théann adaimh ar leithligh i dteagmháil lena chéile chun nasc comhfhiúsach a dhéanamh, bíonn tionchar ag a bhfithiseáin ar leibhéil fhuinnimh a chéile, chun [[Fithiseán móilíneach|fithiseán móilíneach]] nascach agus neamh-nascach a fhoirmiú. Tá leibhéal fuinnimh na bhfithiseán nascach níos ísle, agus tá leibhéal fuinnimh na bhfithiseán neamh-nascach níos airde. Ionas go mbeidh an nasc sa mhóilín cobhsaí, lonnaíonn na leictreoin nascacha chomhfhiúsacha sa bhfithiseán nascach fuinnimh is ísle, a fhéadfaidh a bheith léirithe ag siombailí mar σ nó π ag brath ar an staid. Is féidir fithiseáin chomhfhreagracha neamh-nascacha a léiriú trí réiltín a chur leo chun fithiseán σ * nó π * a thaispeáint. Is fithiseán neamh-nascach i móilín é fithiseán le leictreoin i scealla seachtracha  nach nglacann páirt i nascadh agus tá a leibhéal fuinnimh mar an gcéanna le leibhéal an adaimh chomhdhéanaimh. Is féidir fithiseáin den sórt sin a léiriú mar n-fhithiseáin. De ghnáth is péirí aonair iad na leictreoin i bhfithiseán. I móilíní poladamhacha, bíonn leibhéil éagsúla fuinnimh chreathúil agus rothlaigh i gceist freisin.

Go garbh, is staid fuinnimh mhóilíneach í, .i. dualstaid den Hamaltún-mhóilíneach, suim na gcomhábhar leictreonach, creathúil, rothlach, núicléacha agus aistritheach, sa chaoi:
:''E'' = ''E'' <sub>leictreonach</sub> +''E''<sub>creathúil</sub> +  ''E''<sub>rothlach</sub> + ''E'' <sub>núicléacha</sub> + ''E'' <sub>aistritheach</sub>
i gcás gur dual-luach é an  ''E'' <sub>leictreonach</sub> den Hamaltún-mhóilíneach (luach an fhuinnimh phoitéinsiúil dromchla) ag geoiméadracht chothromaíochta an mhóilín.
Tá na leibhéil fuinnimh mhóilíneacha lipéadaithe ag siombailí na dtéarmaí móilíneacha. Athraíonn sainfhuinnimh na gcomhpháirteanna seo de réir staid an shainfhuinnimh agus na substainte.
===Léaráidí leibhéal fuinnimh===
Tá cineálacha éagsúla léaráidí leibhéal fuinnimh ann do naisc idir adaimh i móilín.

;Samplaí
Léaráidí na bhfithiseán móilíneach, léaráidí Jablonski, agus léaráidí Franck-Condon.

== Trasdulta leibhéal fuinnimh ==


[[File:Atomic Absorption (hv corrected).png|thumb|right|200px|Méadú ar leibhéal an fhuinnimh ó ''E''<sub>1</sub> go ''E''<sub>2</sub>, agus ionsútear fótón dá bharr sin arna léiriú ag an saighead dhearg chaisirníneach, a bhfuil fuinneamh ''h ν'' aige]][[File:Schematic_diagram_of_atomic_line_spontaneous_emission_(hv_corrected).png|thumb|left|200px|Laghdú ar leibhéal an fhuinnimh ó ''E''<sub>2</sub> go ''E''<sub>1</sub> agus astaítear fótón dá bharr sin arna léiriú ag an saighead dhearg chaisirníneach, a bhfuil fuinneamh ''h ν'' aige]]

Is féidir le leictreoin in adaimh agus i móilíní leibhéil fuinnimh a athrú (trasdulta a dhéanamh iontu) trí fhótón (de radaíocht leictreamaighnéadach) a astú nó a ionsú, a gcaithfidh a fhuinneamh a bheith comhionann go díreach leis an difríocht fuinnimh idir an dá leibhéal.



==Tagairt==
[[Catagóir: Airíonna ceimiceacha]]
[[Catagóir: Fisic adamhach]]
[[Catagóir: Fisic mhóilíneach]]
[[Catagóir: Ceimic chandamach]]
[[Catagóir: Ceimic theoiriciúil]]
[[Catagóir: Ceimic ríomhaireachtúil]]
[[Catagóir: Speictreascópacht]]