numere cuantice ale momentului unghiular

există un set de numere cuantice ale momentului unghiular asociate cu stările energetice ale atomului. În ceea ce privește fizica clasică, impulsul unghiular este o proprietate a unui corp care se află pe orbită sau se rotește în jurul propriei axe. Depinde de viteza unghiulară și distribuția masei în jurul axei de revoluție sau rotație și este o cantitate vectorială cu direcția momentului unghiular de-a lungul axei de rotație. Spre deosebire de fizica clasică, unde orbita unui electron poate presupune un set continuu de valori, impulsul unghiular mecanic cuantic este cuantificat. Mai mult, nu poate fi specificat exact de-a lungul tuturor celor trei axe simultan. De obicei, impulsul unghiular este specificat de-a lungul unei axe cunoscute sub numele de axa de cuantificare, iar magnitudinea momentului unghiular este limitată la valorile cuantice rădăcina pătrată a lui hectolitru L(L + 1) (hectolitru), în care l este un număr întreg. Numărul l, numit numărul cuantic orbital, trebuie să fie mai mic decât numărul cuantic principal n, care corespunde unei „cochilii” de electroni. Astfel, L împarte fiecare coajă în n sub-coajă constând din toți electronii aceluiași număr cuantic principal și orbital.

există un număr cuantic magnetic asociat și cu impulsul unghiular al stării cuantice. Pentru un anumit număr cuantic de impuls orbital l, există 2L + 1 numere cuantice magnetice integrale ml variind de la-l la l, care restricționează fracția momentului unghiular total de-a lungul axei de cuantificare, astfel încât acestea să fie limitate la valorile ml. Acest fenomen este cunoscut sub numele de cuantificare spațială și a fost demonstrat pentru prima dată de doi fizicieni germani, Otto Stern și Walther Gerlach.

particulele elementare, cum ar fi electronul și protonul, au, de asemenea, un impuls unghiular constant, intrinsec, pe lângă impulsul unghiular orbital. Electronul se comportă ca un vârf de filare, cu propriul său impuls unghiular intrinsec de magnitudine s = rădăcină pătrată a√(1/2)(1/2 + 1) (cu valori admise de-a lungul axei de cuantificare a msh = 0(1/2). Nu există un analog de fizică clasică pentru acest așa-numit impuls spin-unghiular: impulsul unghiular intrinsec al unui electron nu necesită o rază finită (diferită de zero), în timp ce fizica clasică cere ca o particulă cu un impuls unghiular diferit de zero să aibă o rază diferită de zero. Studiile de coliziune a electronilor cu acceleratoare de mare energie arată că electronul acționează ca o particulă punctuală până la o dimensiune de 10-15 centimetri, o sutime din raza unui proton.

cele patru numere cuantice n, l, ml și ms specifică starea unui singur electron într-un atom complet și unic; fiecare set de numere desemnează o funcție de undă specifică (adică starea cuantică) a atomului de hidrogen. Mecanica cuantică specifică modul în care impulsul unghiular total este construit din componenta moment unghiular. Componenta momenta unghiulară se adaugă ca vectori pentru a da impulsul unghiular total al atomului. Un alt număr cuantic, j, reprezentând o combinație a numărului cuantic al momentului unghiular orbital l, iar numărul cuantic al momentului unghiular de spin S poate avea doar valori discrete în interiorul unui atom: j poate prelua valori pozitive numai între l + S și |l − S| în pași întregi. Deoarece s este 1/2 pentru electronul unic, j este 1/2 pentru L = 0 stări, j = 1/2 sau 3/2 pentru L = 1 stări, j = 3/2 sau 5/2 pentru L = 2 stări și așa mai departe. Magnitudinea momentului unghiular total al atomului poate fi exprimată în aceeași formă ca și pentru momentul orbital și de spinenta: rădăcina pătrată a lui XQQ j( J + 1) (XQQ) dă magnitudinea momentului unghiular total; componenta momentului unghiular de −a lungul axei de cuantificare este MJ XQQ, unde mj poate avea orice valoare între +j și-j în pași întregi. O descriere alternativă a stării cuantice poate fi dată în termeni de numere cuantice n, l, j, și mj.

distribuția electronică a atomului este descrisă ca pătratul valorii absolute a funcției de undă. Probabilitatea de a găsi un electron într-un anumit punct din spațiu pentru mai multe dintre stările energetice inferioare ale atomului de hidrogen este prezentată în Figura 5 . Este important să rețineți că parcelele de densitate a electronilor nu ar trebui să fie considerate locațiile medii în timp ale unei particule bine localizate (punct) care orbitează în jurul nucleului. Mai degrabă, mecanica cuantică descrie electronul cu o funcție de undă continuă în care locația electronului ar trebui considerată ca fiind răspândită în spațiu într-o „minge fuzz cuantică”.”(A Se Vedea Figura 5.)