質問: エネルギー準位 光の物理について独学中です。 シュレディンガーの方程式において、当然のことながらポテンシャルエネルギーあるいは境界条件によって固有状態は違ってきます。教科書的には、クーロンポテンシャル、井戸型ポテンシャル、調和振動子ポテンシャルの場合が説明されています。 質問は、実際の原子や分子の電子状態において、これらの異なるポテンシャルがどのように連続的に関わってくるのかという点です。以下、具体的な質問をします。 1.原子や分子のエネルギー準位は基本的にはクーロンポテンシャルによって決められるバンド幅を持つ準位にあり、そこに光の電場による振動あるいは分子の振動による調和振動のエネルギーが加わるという考えかたでよいのでしょうか? 2.クーロンポテンシャルによって決められるエネルギー準位に調和振動子ポテンシャルの準位が加算されることになるのですか?そして調和振動によるエネルギー準位がクーロンポテンシャルの準位間エネルギーギャップを超えるときにクーロンポテンシャルによる準位が一つ上のレベルに達すると考えてよいのでしょうか? 3.価電子が調和振動によるエネルギー準位を加えるとき、価電子の存在するバンド幅は広がるのですか? 4.半導体の場合、クーロンポテンシャルによって束縛されている電子が調和振動によるエネルギー準位を加えて(井戸型ポテンシャルから計算される)自由電子のエネルギー準位になると考えてよいのでしょうか? 上記について教えていただければ幸いです。
回答: 1. >原子や分子のエネルギー準位は基本的にはクーロンポテンシャルによって決められるバンド幅を持つ準位にあり、そこに光の電場による振動あるいは分子の振動による調和振動のエネルギーが加わるという考えかたでよいのでしょうか? >バンド幅 は理解できません。飛び飛びである事はおっしゃるとおりです。 >光の電場による振動 これも理解できませんが外部揺籃なら赤外領域で起こるので光の電磁場で励起される事はあります。 >分子の振動による調和振動... 調和振動かどうか分かりませんが、原子間間隔の振動、原子原子結合間の変角の振動はあります。 さらに分子自身の回転、分子内の回転などマイクロ波領域の「振動」もあります。 2.準位間エネルギーギャップを超えるときにクーロンポテンシャルによる準位が一つ上のレベルに達すると... これには軌道の対称性という問題があり、その辺りは複雑です。 その他はもっと詳しい方にお任せします。 m(_ _)m