تكميم الطاقة يعني أن بعض الأنظمة، مثل الإلكترونات المرتبطة بالذرة، تمتلك مستويات طاقة محددة. فلا يستطيع الإلكترون أن يستقر عند أي قيمة عشوائية بين هذه المستويات.
ويمكن تشبيه ذلك بدرجات السلم؛ إذ يقف الشخص على درجة معينة، ولا توجد درجة مستقرة بين درجتين متتاليتين. ويُستخدم هذا التشبيه للتقريب فقط، لأن سلوك الإلكترونات يخضع لقوانين ميكانيكا الكم.
كيف تكتسب الذرة الطاقة؟
عندما تمتص الذرة طاقة مناسبة، قد ينتقل أحد إلكتروناتها من مستوى أقل إلى مستوى أعلى. ويجب أن تتوافق الطاقة الممتصة مع فرق الطاقة بين المستويين.
وتُسمى الذرة حينئذٍ مثارة، لأنها أصبحت في حالة طاقة أعلى من حالتها السابقة.
يُعرف أقل كمية من الطاقة يمكن أن تكتسبها الذرة أو تفقدها بالكم
الإجابة الصحيحة هي: الكمّ؛ وهو أقل مقدار من الطاقة يمكن أن تكتسبه الذرة أو تفقده في سياق الانتقال بين مستويات الطاقة المسموح بها. ويُعد هذا المفهوم أساسًا لفهم الطبيعة الكمية للطاقة.
وتوضح فكرة الكم أن تبادل الطاقة على المستوى الذري يحدث بمقادير محددة، ترتبط بالانتقالات الممكنة داخل الذرة.
كيف تفقد الذرة الطاقة؟
عندما يعود الإلكترون من مستوى أعلى إلى مستوى أقل، قد تطلق الذرة فرق الطاقة على هيئة فوتون، وهو كم من الإشعاع الكهرومغناطيسي.
وترتبط طاقة الفوتون بتردده وفق العلاقة:
[
E=h\nu
]
حيث تمثل E الطاقة، وh ثابت بلانك، وν التردد.
هل تكون كمية الطاقة واحدة في جميع الحالات؟
لا؛ فمقدار الطاقة المتبادلة يعتمد على فرق الطاقة بين المستويات ونوع الذرة. لذلك لا تعني كلمة «الكم» وجود مقدار ثابت واحد لجميع الذرات والانتقالات.
وعند إكمال العبارة الدراسية: «أقل كمية من الطاقة يمكن أن تكتسبها الذرة أو تفقدها»، تكون الإجابة المطلوبة هي الكمّ.