들뜬 상태
Excited state
양자역학에서, 계의 들뜬 상태(원자, 분자, 핵 등)는 지면 상태보다 높은 에너지를 가진 계의 양자 상태를 말한다.들뜸은 선택한 시작점(일반적으로 지면 상태)보다 에너지 수준이 증가하는 것을 의미하지만, 때로는 이미 들뜸 상태인 경우도 있습니다.입자 그룹의 온도는 여자 수준을 나타냅니다(음수 온도를 나타내는 시스템은 예외).
들뜬 상태에서의 시스템의 수명은 보통 짧다. 즉, 시스템이 들뜬 상태로 승격된 직후에 에너지의 양자(광자 또는 포논 등)의 자발적 또는 유도 방출이 일어나 시스템이 낮은 에너지(덜 들뜬 상태 또는 지면 상태)로 되돌아간다.낮은 에너지 수준으로의 복귀는 종종 느슨하게 붕괴로 설명되며 들뜸의 역이다.
오래 지속되는 들뜬 상태를 흔히 준안정 상태라고 한다.긴 수명의 핵 이성체와 싱글렛 산소가 이것의 두 예이다.
원자 들뜸
원자는 열, 전기 또는 빛에 의해 들뜨게 될 수 있다.이 개념의 간단한 예는 수소 원자를 고려하는 것이다.
수소 원자의 바닥 상태는 원자의 단일 전자가 가능한 가장 낮은 궤도에 있는 것과 일치한다(즉, 지금까지 가장 낮은 양자 수를 가지고 있는 것으로 증명된 구형 대칭 "1s" 파동 함수).원자에 추가 에너지를 줌으로써(예를 들어 적절한 에너지의 광자를 흡수함으로써) 전자는 들뜬 상태(가능한 최소값보다 큰 양자수를 가진 것)로 이동할 수 있다.광자에 에너지가 너무 많으면 전자가 원자와의 결합을 멈추고 원자가 이온화된다.
여진 후 원자는 특징적인 에너지를 가진 광자를 방출함으로써 바닥상태 또는 낮은 여진상태로 돌아갈 수 있다.다양한 들뜬 상태의 원자로부터의 광자 방출은 일련의 특징적인 방출 라인을 보여주는 전자기 스펙트럼으로 이어진다(수소 원자의 경우 라이만, 발머, 파셴 및 브라켓 시리즈를 포함한다).
고여진 상태의 원자를 리드버그 원자라고 한다.높은 들뜸 원자의 시스템은 긴 수명 응축 들뜸 상태를 형성할 수 있다. 예를 들어 완전히 들뜸 원자로 이루어진 응축 위상:리드버그 물질.
교란 가스 들뜸
1개 이상의 분자가 평형 볼츠만 분포에서 벗어나도록 운동 에너지 준위로 상승하면 기체를 형성하는 분자 집합은 들뜬 상태로 간주할 수 있다.이 현상은 2차원 기체의 경우 평형상태까지 이완하는 데 걸리는 시간을 분석하면서 어느 정도 상세하게 연구되었다.
들뜬 상태 계산
들뜬 상태는 종종 결합 클러스터, 뮐러-플레셋 섭동 이론, 다중 구성 자기 일관성 필드, 구성 상호작용 [1]및 시간 의존 밀도 함수 [2][3][4][5][6][7]이론을 사용하여 계산된다.
들뜬 상태 흡수
광자의 흡수와 함께 하나의 들뜬 상태에서 높은 에너지 들뜬 상태로의 시스템(원자 또는 분자)의 들뜬 상태를 들뜬 상태 흡수(ESA)라고 한다.들뜸상태 흡수는 전자가 이미 바닥상태에서 낮은 들뜸상태로 들뜸되어 있을 때만 가능하다.들뜬 상태의 흡수는 보통 바람직하지 않은 효과이지만 업컨버전스 [8]펌핑에서는 유용할 수 있습니다.들뜸 상태 흡수 측정은 플래시 광분해와 같은 펌프 프로브 기술을 사용하여 수행됩니다.그러나 지표 흡수에 비해 측정이 쉽지 않으며, 경우에 따라서는 들뜬 [9]상태 흡수를 측정하기 위해 지표 상태의 완전한 표백이 요구되기도 한다.
반응
들뜸상태 형성의 또 다른 결과는 광화학에서와 같이 들뜸상태에서의 원자 또는 분자의 반응일 수 있다.
「 」를 참조해 주세요.
레퍼런스
- ^ Hehre, Warren J. (2003). A Guide to Molecular Mechanics and Quantum Chemical Calculations (PDF). Irvine, California: Wavefunction, Inc. ISBN 1-890661-06-6.
- ^ Glaesemann, Kurt R.; Govind, Niranjan; Krishnamoorthy, Sriram; Kowalski, Karol (2010). "EOMCC, MRPT, and TDDFT Studies of Charge Transfer Processes in Mixed-Valence Compounds: Application to the Spiro Molecule". The Journal of Physical Chemistry A. 114 (33): 8764–8771. Bibcode:2010JPCA..114.8764G. doi:10.1021/jp101761d. PMID 20540550.
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- ^ Paschotta, Rüdiger. "Excited-state Absorption". www.rp-photonics.com.
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