Orbitalvåglängd

Orbitalvåglängd är ett informellt begrepp som används inom fysik för att beskriva den våglängd som är förknippad med en elektron i en viss atomär orbital. Eftersom orbitaler är kvantmekaniska vågfunktioner med en momentum som inte är exakt bestämd och som har en spridning, finns det vanligtvis ingen unik våglängd för hela orbitalen. Begreppet används därför främst som en intuitiv koppling mellan orbitalernas spatiala utbredning och deras momentuminnehåll.

Den teoretiska grunden är de Broglie-lagen λ = h/p. För en given orbital kan man dock bara tala om en momentumfördelning φ(p), erhållen genom Fouriertransformen av vågfunktionen ψ(r). Denna fördelning beskriver vilka momenta (och därmed vilka våglängder) som sannolikt förekommer när man mäter elektronens momentum. I en väldefinerad potential har man ofta en karakteristisk skala p ~ ħ / a0 (a0 är Bohrs radie), vilket ger en ungefärlig karaktäristisk våglängd λ ≈ 2π a0 ≈ 0,33 nm. I praktiken är spridningen bredare och det finns inte en enda våglängd.

Användning och sammanhang: Inom atom- och molekylfysik används orbitalernas utsträckning och momentuminnehåll för att förstå elektronbeteende vid fotoni- av fotonemission, elektronavbildning och inelastisk scattering. Inom fast materia kan orbitaler bidra till bandbildningar där begreppet våglängd relateras till kristallmomentum och stående vågor. Det är viktigt att notera att orbitalvåglängd inte är en standardmått, utan ett pedagogiskt verktyg som hjälper att koppla spatial struktur till momentuminnehåll.

Se även: de Broglie-våglängd, elektronorbital, Fouriertransform av vågfunktion, Bohrs radie, momentumfördelning.