Описывается с помощью 4-х квантовых чисел: n, l, m, ms
1) n = 1, 2, 3, … , ¥ главное квантовое число | входит в выражение для энергии электрона [xvi] Для основного состояния атома Н (n = 1) – см. ранее. |
2) l = 0, 1, 2, … , (n - 1) - орбитальное квантовое число, Входит в выражения для орбитальных механического Lорб и магнитного pорб моментов электрона в атоме. Показывает, что орбитальные моменты квантуются, т.е. могут принимать только дискретные значения. | |
![]() ![]() | ![]() ![]() |
механический орбитальный момент (момент импульса) | |
![]() ![]() | |
магнитный орбитальный момент me – масса электрона |
![]() | магнетон Бора; (магнитные моменты принято выражать в магнетонах Бора) |
3) m = -l, … , -1, 0, +1, … , +l - магнитное квантовое число
Входит в выражение для проекций орбитальных моментов на направление Z внешнего поля (например, магнитного).
Показывает, что плоскость, в которой движется электрон во внешнем поле ориентируется только определенным образом, так чтобы проекция момента была кратна ![]() | ![]() |
![]() | ![]() |
![]() | ![]() |
4) ![]() | ||
![]() | ![]() | ![]() |
![]() | отношение собственных магнитного и механического моментов |
Спин (от англ. spin - веретено). Спином называется собственный механический момент (момент импульса) электрона ![]() | ![]() | ||
![]() | Спин - собственный механический момент (момент импульса) электрона –имеет только одно значение.Спин связан со спиновым квантовым числом s, имеющим также только одно значение ½. | ||
![]() | спиновое квантовое число | ||
В квантовой механике различают частицы с «целым» спином (бозоны) и «полуцелым» спином (фермионы, например, электрон, см. дальше).Это условная терминология. Из формулы для спина видно, что он не может быть целым числом. В этих словах подразумевается, что проекция спина либо кратна ![]() ![]() | |||
Таким образом, из квантовой механики следует, что энергия электрона, его орбитальные моменты, проекции орбитальных моментов на внешнее поле - квантуются. Они не могут иметь любые значения, а только те, которые определяются приведенными выше соотношениями. Собственный момент электрона имеет только одно значение, а его проекция на внешнее поле – два значения ± / 2. Часто условно говорят «спин вверх», «спин вниз».
Чтобы представить сложность поведения электрона даже в простейшем атоме Н, на рисунке представлена плотность вероятности для электрона в состоянии с n = 4, l = 2, m = ± 1. Светлые пятна - это области, в которых наиболее вероятно пребывание электрона. Это только плоский срез, в действительности вероятность имеет объемное распределение.