Magnetické kvantové číslo

Magnetické kvantové číslo ( m ) je kvantové číslo , parametr, který se zavádí při řešení Schrödingerovy rovnice pro elektron v atomu podobném vodíku (a obecně pro jakýkoli pohyb nabité částice). Magnetické kvantové číslo charakterizuje orientaci orbitálního momentu hybnosti elektronu v prostoru nebo prostorové uspořádání atomového orbitalu . Nabývá celočíselných hodnot od -l do +l , kde l  je orbitální kvantové číslo , to znamená, že má přesně tolik hodnot, kolik je orbitalů v každé podúrovni.

Historie

V roce 1896 holandský fyzik Peter Zeeman umístil zařízení do silného magnetického pole podobné vodíkové lampě, ale naplněné horkou sodíkovou parou ( Faraday provedl podobný experiment v roce 1862 a neuspěl). Bylo zjištěno, že v magnetickém poli se zvyšuje počet čar v emisním spektru . Spektra se stávají komplexními, ale lze ukázat, že každá p-čára se v magnetickém poli rozpadne na 3 nové čáry, každá d-čára na 5, každá f-čára na 7 čar a s-čáry se nemění. Protože orbitaly atomu se stávají „viditelnými“ pouze v magnetickém poli, další kvantové číslo, které zaznamenává „adresu“ orbitalu v atomu, se nazývalo magnetické kvantové číslo .

Charakteristika

Každá z 2 l +1 možných hodnot magnetického kvantového čísla určuje projekci vektoru orbitální hybnosti do daného směru (obvykle osa z ). Průmět orbitálního momentu hybnosti na ose z je Protože magnetický moment je spojen s orbitálním momentem hybnosti , určuje zejména magnetické kvantové číslo průmět orbitální magnetické hybnosti atomu podobného vodíku do směru magnetické pole a způsobuje štěpení spektrálních čar atomu v magnetickém poli.

Někdy je magnetické kvantové číslo určeno pro projekci libovolného momentu částice (orbital L , spin S , celkový J=L+S ). V tomto případě nabývá hodnot 2 L +1, 2 S +1, 2 J +1. Pro projekce spinu a celkových momentů může být magnetické kvantové číslo poloviční celé.

Magnetické kvantové číslo v přechodech mezi úrovněmi se může změnit pouze o určitou hodnotu, stanovenou pravidly výběru pro tento typ přechodu.