Nivel de energía : valores propios de energía de los sistemas cuánticos , es decir, sistemas formados por micropartículas ( electrones , protones y otras partículas elementales ) y sujetos a las leyes de la mecánica cuántica . Cada nivel se caracteriza por un cierto estado del sistema , o un subconjunto de aquellos en el caso de la degeneración . El concepto es aplicable a átomos ( niveles electrónicos ), moléculas (diferentes niveles correspondientes a vibraciones y rotaciones - niveles vibracionales y rotacionales ), núcleos atómicos (niveles de energía intranucleares), etc.
Todos los estados cuánticos con un nivel de energía superior a la energía del estado fundamental de un sistema cuántico se describen como un estado excitado .
En el concepto moderno del modelo orbital de un átomo , los electrones en un átomo solo pueden tener ciertas cantidades de energía y solo pueden saltar de un nivel de energía a otro. La diferencia entre los niveles de energía determina la frecuencia del cuanto de luz liberado o absorbido en la transición. Cada par de valores del número cuántico principal n y el número cuántico orbital l corresponde a un determinado nivel de energía que puede tener un electrón.
Los principales niveles de energía de un átomo son conjuntos de orbitales atómicos que tienen los mismos valores del número cuántico principal. El número de tales niveles de energía en un átomo es igual al número del período en el que se encuentra el elemento químico correspondiente . Por ejemplo, el potasio es un elemento del cuarto período , por lo tanto, su átomo tiene 4 niveles de energía principales ( n = 4).
Cada nivel de energía principal en un átomo se divide en subniveles (orbitales s-, p-, d-, f-, g), correspondientes a cambios en el número cuántico orbital. En campos magnéticos suficientemente fuertes, se puede detectar la división de estos subniveles en estados separados correspondientes a diferentes valores del número cuántico magnético .
El término surgió a través del estudio de la radiactividad . La radiación se divide en tres partes: rayos alfa , rayos beta y rayos gamma . Los estudios han demostrado que la radiación alfa está compuesta por núcleos de helio-4 (ver partícula alfa ), la radiación beta es una corriente de electrones que se mueven rápidamente y los rayos gamma son un tipo de radiación electromagnética ( fotones ). Dado que la energía de las transiciones entre diferentes niveles electrónicos no es suficiente para la aparición de los rayos gamma, quedó claro que su fuente debe buscarse dentro del núcleo atómico: el núcleo de un átomo en sí puede tener diferentes niveles de energía, durante las transiciones entre los cuales gamma se emiten rayos. Los rayos gamma han ampliado el espectro de las ondas electromagnéticas conocidas, y todas las ondas de menos de 10 −3 nm se denominan rayos gamma.