翻訳|energy level
量子力学によれば,複数の粒子が引力によって結合している系(分子,原子,原子核など)のエネルギーは,一連のとびとびの値をとる。これを水準の高低になぞらえてエネルギー準位という。各エネルギー準位には一つまたは何個かの定常状態が対応する。複数の状態が対応するとき,準位が縮退degenerationしているという。定常状態を単にエネルギー準位という場合もある。最低のエネルギー準位に対応する状態を基底状態,それより高いエネルギーの状態を励起状態という。励起状態はある平均寿命で下の状態に遷移するので,準位は不確定性原理による幅をもつ。エネルギー準位という概念は,とくに多粒子系をハートリー近似などの一体近似で扱う場合に,平均ポテンシャル中の1粒子状態を指すことが多く,どの準位に何個の粒子が詰まっているという言い方がされる。結晶体の場合は,電子が特定の原子に属さず,結晶全体を動きまわるので,無数のエネルギー準位がある範囲に密接して存在する。これをエネルギー帯と呼ぶ。
→バンド構造
執筆者:小柳 義夫
出典 株式会社平凡社「改訂新版 世界大百科事典」改訂新版 世界大百科事典について 情報
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]
出典 ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典について 情報
…こうしたψの固有振動は,それぞれ量子力学的粒子のエネルギー確定の運動を表し,それをしている粒子は定常状態にあるといわれる。定常状態のエネルギーはそれぞれの振動数にプランク定数hをかけたhν0,hν1,……であたえられ,系のエネルギー準位とよばれる。たとえば水素原子の電子のエネルギー準位は-13.6eV/n2と書ける(n=1,2,……)。…
※「エネルギー準位」について言及している用語解説の一部を掲載しています。
出典|株式会社平凡社「世界大百科事典(旧版)」
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