Квантові числа

Ква́нтове число́ — індекс, який приписується стану квантової системи для його ідентифікації. Здебільшого квантові числа мають додаткове фізичне значення. Фізичний стан може характеризуватися не одним, а кількома квантовими числами. Натуральне число, що характеризує певний стан квантової системи: енергію, форму або орієнтацію орбіталі, спін частинки. Може бути додатним або від'ємним, цілим або напівцілим числом (у випадку спіну).

Квантове число
Досліджується в	квантова фізика і квантова механіка
Розмірність	${\displaystyle 1}$
Символ величини (LaTeX)	${\displaystyle N}$, ${\displaystyle L}$, ${\displaystyle M}$, ${\displaystyle j}$, ${\displaystyle s}$ і ${\displaystyle F}$
Рекомендована одиниця вимірювання	1^[1]

Приклади та класифікація

Стан електронів у елементарному атомі водню визначається чотирма квантовими числами:

• Головним (n), що дорівнює кількості енергетичних рівнів в атомі, вказує на можливості запасти енергію. Можливі 7 енергетичних рівнів, від 1 до 7. Співвідноситься з періодом у таблиці хімічних елементів.
• Орбітальним (l), що вказує на кількість можливих енергетичних підрівнів і форму електронних орбіталей. l=0, 1, 2, ... (n-1). Можливі 5 форм орбіталей: s, p, d, , .
• Магнітним (m), що вказує на кількість енергетичних комірок на кожному енергетичному підрівні. m=-l, ... 0, ... +l; m=2l+l
• Спіновим (s), що вказує на внутрішню симетрію електронів в кожній комірці (напрямок обертання). Може приймати значення +1/2 та -1/2.

У кристалічному твердому тілі характеризуються такими квантовими числами:

• номером зони
• квазіімпульсом
• спіном

Правила відбору і закони збереження

У фізичних процесах квантові системи переходять із одного стану в інший. При цьому квантові числа змінюються. Проте, існують обмеження на зміну квантових чисел, які в атомній фізиці називають правилами відбору.

Відповідно, елементарні частинки у фізиці елементарних частинок характеризують певними квантовими числами: парністю, ароматами тощо. Обмеження на зміни цих квантових чисел у різноманітних процесах накладають закони збереження.

Див. також

• Стаціонарне рівняння Шредінгера
• Власне значення
• Азимутальне квантове число
• Повне квантове число

Джерела

• Білий М. У., Охріменко Б. А. Атомна фізика. — К. : Знання, 2009. — 559 с.
• Федорченко А. М. Квантова механіка, термодинаміка і статистична фізика // Теоретична фізика. — К. : Вища школа, 1993. — Т. 2. — 415 с.
• Юхновський І. Р. Основи квантової механіки. — К. : Либідь, 2002. — 392 с.

Примітки

1. 10-13.1 // Quantities and units — Part 10: Atomic and nuclear physics — 2 — ISO, 2019.
   d:Track:Q85490171d:Track:Q15028