kvantumszámokra

A kvantumszámokra (kvantumszámok) a kvantummechanikában olyan számok, amelyeket egy adott állapot jellemzésére használnak. Ezek meghatározzák az energiaértéket, a térbeli alakot és a részecske belső tulajdonságait, és lehetővé teszik az állapotok rendszerezését. Leggyakrabban az atomok elektronjainak leírásakor jutnak szerephez.

A legismertebb kvantumszámok n, l, m_l és m_s. A főkvantumszám n a héjak számát és az energia fő értékét határozza meg (n = 1, 2, 3, …). Az azimutális kvantumszám l értékei 0-tól n−1-ig terjednek, és az alhéjak jelölését adja: l = 0 (s), 1 (p), 2 (d), 3 (f). A mágneses kvantumszám m_l az L_z projekcióját adja (-l…+l). A spin kvantumszám m_s a részecske belső spinállapotát írja le, elektronokra általában m_s = ±1/2. Az angular momentum operátorok sajátértékeihez kapcsolódó összefüggések: L^2/ħ^2 = l(l+1) és Lz/ħ = m_l; S^2/ħ^2 = s(s+1) és Sz/ħ = m_s, ahol s = 1/2 elektronokra.

A hidrogénszerű rendszereknél az energia elsősorban n-től függ; sok elektronos atomokban azonban az energia n és l közelítően függ az összetevőktől is, ami a héjak és alhéjak szerkezetét eredményezi. A jelölés gyakran 1s, 2s, 2p, 3d formában történik. A Pauli-elv szerint két elektron nem lehet ugyanabban a teljes kvantumállapotban, tehát legfeljebb két elektron töltheti ki egy adott (n, l, m_l, m_s) állapotot.