4/17

量子数の「主」とか「方位」とか「磁気」とかそれぞれどういう意味ですか?

4/17の #あるむのおふぃすあわー で2番目に回答しました! https://youtube.com/live/AECaH5scyB8?feature=share 難しい話なので、できるだけ簡潔にお話しします。 まず、原子の波動関数は、動径方向と角度方向に分解でき、 ψ=R(r)Y(θ,φ) となりますよね。Rに紐づくのが主量子数で、要するに軌道の大きさを決めていると思ってもらっていいです。一番初めに出てくる量子数だから主量子数となったのだと思いますが、詳しい由来はでてきませんでした。 次に、Yに紐づくのが方位量子数と磁気量子数です。 方位量子数は、英語ではazimuthal quantum nunberといいます。方位量子数で決まるのは角運動量(の絶対値)ですが、これが古典的な描像で方位角によって決まると思われていたため、このような名前が付いたと考えられているそうです。 磁気量子数はシンプルで、磁場をかけると磁気量子数の値に応じて分裂するから名前がついたそうです。磁気量子数で決まるのは、Z軸方向に沿った角運動量の射影の大きさ、つまりZ軸から角運動量ベクトルがどれだけ傾いているかという値を表しています。 なかなか難しい話ですが、水素原子のシュレディンガー方程式をもう一度これを念頭に置きながら復習してみると面白いかもしれません。

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