能级跃迁是指一个原子或分子的电子从一个能级跃迁到另一个能级,释放或吸收一定量的能量。
其公式可由量子力学中的波函数和哈密顿量推导出来。以下为能级跃迁公式的推导过程:
1. 波函数表示:一个原子或分子的波函数可以表示为:ψ = Σ C_n φ_n其中,ψ表示波函数,C_n表示系数,φ_n表示基态波函数。基态波函数可以表示为:φ_n = Σ c_i χ_i其中,c_i表示另一个系数,χ_i表示基本单电子波函数。
2. 哈密顿量表示:一个原子或分子的哈密顿量可以表示为:H = Σ ε_n |φ_n><φ_n| + Σ Σ V_{nm} |φ_n><φ_m|其中,ε_n表示能级,V_{nm}表示电子之间的相互作用。
3. 能量期望值表示:原子或分子的能量期望值可以表示为:<E> = <ψ|H|ψ> = ΣΣ C_n*C_m*(ε_n δ_n,m + Σ V_{nm})其中,δ_n,m表示克罗内克的δ函数。
4. 能级跃迁公式:当一个电子从能级n跃迁到能级m时,其能量变化为:ΔE = ε_m - ε_n因此,如果一个电子从初始态n跃迁到末态m,其能量将从ΔE提高。如果一个电子从初始态m跃迁到末态n,其能量将从ΔE降低。具体来说,当一个电子从初始态n跃迁到末态m时,它会释放一个光子,光子的能量为:E = hν = ΔE其中,h为普朗克常数,ν为光的频率。以上就是能级跃迁的公式推导过程。