日本大百科全書(ニッポニカ) 「エネルギー準位」の意味・わかりやすい解説
エネルギー準位
えねるぎーじゅんい
微視的(ミクロ)な粒子や粒子系がもつことのできるエネルギーの値。その系に固有なとびとびの値(エネルギー固有値という)をとることが多く、その値に比例する高さの横線で図示するためにこの名がある。許される値がとびとびになるのは、ミクロ粒子のもつ波動性による。原子に束縛された電子の波などは一種の定常波をつくるが、弦の振動の例でもわかるように、定常波の種類は番号づけができるので、定常波で表される粒子の運動状態(古典力学の軌道に対応する)も番号づけの可能なとびとびのものに限定される。粒子の運動エネルギーは波長の逆数の2乗に比例するので、いちばんエネルギーが低いのは節のない長波長の定常波で表される運動である。節面の数とともにエネルギーも増す。j番目の定常波で表される状態のエネルギーをEjのように記す。
異なる運動状態でエネルギー固有値の等しいものがg個あるとき、そのエネルギー準位はg重に縮退または縮重(しゅくじゅう)しているという。粒子が1個なら波は普通の三次元空間の波であるが、n個の粒子からできている系では、x1、y1、z1、x2……yn、znを座標軸とする抽象的な3n次元空間の定常波を考えなければならない。しかし、事情はまったく同じである。
[小出昭一郎]