ตัวเลขควอนตัมคืออะไร?

ในแบบจำลองทางทฤษฎีที่แพร่หลายของอะตอมมีสี่ตัวเลขควอนตัมที่อธิบายพฤติกรรมของอิเล็กตรอนสิ่งเหล่านี้รวมถึงตัวเลขควอนตัมหลัก, azimuthal, แม่เหล็กและสปินเมื่อรวมกันแล้วตัวเลขทั้งสี่นี้ให้สถานะควอนตัมของอิเล็กตรอนสถานะควอนตัมเป็นชุดของข้อมูลทางคณิตศาสตร์ที่จำเป็นในการอธิบายระบบสสารและพลังงานอย่างเต็มที่เช่นอะตอมไม่มีอิเล็กตรอนสองตัวที่สามารถแบ่งปันตัวเลขควอนตัมสี่ตัวเดียวกันตามหลักการยกเว้น Pauli ของกลศาสตร์ควอนตัม

หมายเลขควอนตัมแรกเรียกว่าหมายเลขควอนตัมหลักจำนวนนี้ซึ่งอาจเป็นจำนวนเต็มบวกใด ๆ ที่เริ่มต้นด้วย 1 หมายถึงระยะทางของวงโคจรของอิเล็กตรอนจากนิวเคลียสอะตอมอย่างไรก็ตามซึ่งแตกต่างจากวงโคจรของดาวเคราะห์อิเล็กตรอนไม่ได้มีอิสระในการโคจรในระยะทางใด ๆค่อนข้างจะถูก จำกัด ให้โคจรในระดับพลังงานที่ไม่ต่อเนื่องหรือ Quanta mdash; หลักการสำคัญของกลศาสตร์ควอนตัมเช่นเดียวกับวงโคจรของดาวเคราะห์ในทางกลับกันอิเล็กตรอนโคจรรอบจากนิวเคลียสมีพลังงานจลน์สูงกว่า

หมายเลขควอนตัม azimuthal หมายถึงโมเมนตัมเชิงมุมของวงโคจรปรมาณูของอิเล็กตรอนหมายเลขนี้บอกบางอย่างเกี่ยวกับรูปร่างของวงโคจรของอิเล็กตรอนรอบ ๆ นิวเคลียสอิเล็กตรอนสามารถโคจรรอบฝูงทรงกลมได้มากหรือน้อยรอบ ๆ นิวเคลียสหรือพวกเขาสามารถแสดงพฤติกรรมที่ซับซ้อนมากขึ้นอย่างไรก็ตามความคิดของอิเล็กตรอนเป็นอนุภาคที่เป็นของแข็งโคจรรอบนิวเคลียสไม่ถูกต้องหลักการความไม่แน่นอนของกลศาสตร์ควอนตัมระบุว่าตำแหน่งของอิเล็กตรอนเป็นพื้นฐานของความน่าจะเป็น

การสร้างตัวเลขควอนตัมอื่น ๆ หมายเลขควอนตัมแม่เหล็กบอกอะไรบางอย่างเกี่ยวกับการวางแนวของวงโคจรของอิเล็กตรอนในอวกาศคุณสมบัตินี้ถูกค้นพบครั้งแรกเมื่อนักวิทยาศาสตร์เปิดเผยก๊าซไปยังสนามแม่เหล็กและจากนั้นสังเกตวิธีที่พวกเขามีปฏิสัมพันธ์กับแสงจำนวนควอนตัมแม่เหล็กยังเกี่ยวข้องกับระดับพลังงานของวงโคจรอะตอม

ในที่สุดหมายเลขควอนตัมสปินระบุหนึ่งในสองสถานะสปินของอิเล็กตรอนในขณะที่ตัวเลขควอนตัมหลักและ azimuthal แยกแยะความแตกต่างระหว่างตำแหน่งวงโคจรที่แตกต่างกันของอิเล็กตรอนจำนวนควอนตัมสปินสามารถแยกความแตกต่างระหว่างอิเล็กตรอนสองตัวในสถานะควอนตัมที่เหมือนกันหากอิเล็กตรอนสองตัวในอะตอมเดียวกันมีตัวเลขควอนตัมก่อนหน้านี้สามหมายเลขเท่ากันตัวเลขควอนตัมสปินของพวกเขาจะต้องแตกต่างกันการหมุนของอิเล็กตรอนนั้นไม่ได้เป็นความรู้สึกเดียวกันกับ "สปิน" ที่คิดกันทั่วไป แต่เป็นอิสระหนึ่งระดับของอิเล็กตรอนสามารถใช้หนึ่งในสองค่าที่เป็นไปได้: -1/2 หรือ +1/2