Degeneracja poziomów energetycznych

Ten artykuł od 2016-09 zawiera treści, przy których brakuje odnośników do źródeł. Należy dodać przypisy do treści niemających odnośników do wiarygodnych źródeł. (Dodanie listy źródeł bibliograficznych lub linków zewnętrznych nie jest wystarczające). Dokładniejsze informacje o tym, co należy poprawić, być może znajdują się w dyskusji tego artykułu. Po wyeliminowaniu niedoskonałości należy usunąć szablon {{Dopracować}} z tego artykułu.

Degeneracja (zwyrodnienie) – w fizyce kwantowej zwykle mianem degeneracji określa się sytuację, kiedy jednej wartości energii układu odpowiada wiele stanów kwantowych układu. Zmieniając warunki fizyczne, np. umieszczając go w polu magnetycznym, energie różnych stanów kwantowych mogą zmienić się w różnym stopniu, rozdzielając jeden poziom energetyczny na kilka.

Poziomy energetyczne mogą się zatem rozdzielać (rozszczepiać) czyli dzielić na kilka stanów energetycznych o zbliżonej energii z powodu oddziaływania magnetycznych momentów spinowych i orbitalnych elektronów w atomie (w ten sposób powstaje struktura subtelna). Z kolei ta struktura może zostać rozszczepiona ze względu na oddziaływanie spinowych momentów magnetycznych elektronów z momentem magnetycznym jądra atomowego (struktura nadsubtelna).

Typowym przykładem degeneracji są orbitale elektronowe w atomach. Na każdej powłoce energetycznej znajduje się pewna liczba elektronów o tej samej energii, różniących się jednak wartościami liczb kwantowych, są to stany zdegenerowane. Ze spinem związany jest moment magnetyczny, przyłożenie zewnętrznego pola magnetycznego powoduje usunięcie degeneracji, gdyż elektron ze spinem ustawionym zgodnie z zewnętrznym polem znajdzie się w innym stanie energetycznym niż elektron ze spinem ustawionym w kierunku przeciwnym. Efektem tego jest między innymi rozdzielenie linii spektralnych pod wpływem pola magnetycznego – efekt Zeemana, pola elektrycznego – efekt Starka.

Ogólnie w mechanice kwantowej opisuje się zjawisko kwantowe, polegające na pojawianiu się stanów kwantowych (stanów własnych) operatorów kwantowych skojarzonych z pewną wielkością fizyczną, powiedzmy A, o takiej własności, że tej samej wartości własnej operatora A odpowiada kilka stanów własnych. Mówimy wówczas, że stany wielkości A są zdegenerowane, bowiem mierząc wartość wielkości A, nie jesteśmy w stanie rozpoznać, w jakim stanie kwantowym znajduje się układ. Zwykle istnieje wielkość B, która pozwala rozróżnić poszczególne stany odpowiadające zdegenerowanej wartości wielkości A.

Zobacz też

• gęstość stanów
• poziom energetyczny
• zdegenerowana materia
• degeneracja widma

Bibliografia

• Atkins P.W (2001). Chemia fizyczna (wyd.1). Wydawnictwo Naukowe PWN, ISBN 83-01-13502-6.

Mechanika kwantowa

• Wprowadzenie
• Aparat matematyczny
• Równanie Schrödingera

Tło	Mechanika klasyczna Mechanika kwantowa Ciało doskonale czarne Wczesna teoria kwantowa Interferencja Notacja Diraca Hamiltonian
Koncepcje podstawowe	Funkcja falowa Stan kwantowy Stan podstawowy Stan stacjonarny Równanie własne Cząstka w pudle potencjału Cząstki identyczne Kwantowy oscylator harmoniczny Spin Superpozycja Liczby kwantowe Splątanie kwantowe Pomiar Nieoznaczoność Reguła Pauliego Dualizm korpuskularno-falowy Dekoherencja kwantowa Twierdzenie Ehrenfesta Tunelowanie
Doświadczenia	Doświadczenie Younga Doświadczenie Davissona i Germera Doświadczenie Francka-Hertza Doświadczenie Sterna-Gerlacha Eksperymenty testujące twierdzenie Bella Doświadczenie Poppera Kot Schrödingera Problem testowania bomb Elitzura-Vaidmana Gumka kwantowa
Sformułowania	Obraz Schrödingera Obraz Heisenberga Obraz Diraca Mechanika macierzowa Suma po historiach
Równania	Równanie Schrödingera Równanie Pauliego Równanie Kleina-Gordona Równanie Diraca Wzór Rydberga
Interpretacje	de Broglie'a-Bohma Świadomość wywołuje kolaps Spójne historie kwantowe Kopenhaska Statystyczna Zmiennych ukrytych Wielu światów Logika kwantowa Obiektywnego zalamania Prawdopodobieństwo kwantowe Relacyjna Stochastyczna Transakcjonalna
Zagadnienia zaawansowane	Informatyka kwantowa Teoria rozpraszania Kwantowa teoria pola Operatory kreacji i anihilacji Chaos kwantowy
Znani uczeni	Planck Bohr Sommerfeld Bose Kramers Heisenberg Born Jordan Pauli Dirac de Broglie Schrödinger von Neumann Wigner Feynman Candlin Bohm Everett Bell Wien

(c) Voyajer z angielskojęzycznej Wikipedii, CC-BY-SA-3.0

${\displaystyle \Delta x\,\Delta p\geq {\frac {\hbar }{2}}}$