
【化】 azimuthal quantum number
角量子數(Angular Quantum Number)是量子力學中描述原子軌道三維空間分布的四個量子數之一,符號為l,英文術語對應azimuthal quantum number或orbital angular momentum quantum number。它的核心物理意義是表征電子繞核運動的軌道角動量大小及軌道形狀參考來源:HyperPhysics, Georgia State University。
軌道形狀的決定因素
角量子數l的取值直接影響原子軌道的空間構型:
取值範圍與主量子數的關系
其取值受主量子數n約束,滿足 ( l = 0,1,2,…,n-1 )。例如,當 ( n=3 ) 時,( l ) 可為0、1或2,分别對應3s、3p和3d軌道參考來源:Khan Academy Quantum Numbers。
角動量量化公式
軌道角動量模長由公式 ( |L| = hbar sqrt{l(l+1)} ) 計算,其中 ( hbar ) 為約化普朗克常量,體現量子化的角動量特征。
多電子體系中的能量影響
在多電子原子中,軌道能量不僅依賴主量子數n,還與l相關。例如,同一主量子數下,( l ) 越大,電子穿透能力越弱,能量越高(如4s軌道能量低于3d)。
角量子數是量子力學中描述原子中電子軌道角動量大小及軌道形狀的重要參數,用符號 ( l ) 表示。以下是其核心要點:
定義與取值範圍
角量子數 ( l ) 的取值由主量子數 ( n ) 決定,範圍為 ( l = 0, 1, 2, ldots, n-1 )。例如,當 ( n=3 ) 時,( l ) 可取 0、1、2,分别對應 s、p、d 軌道。
物理意義
對能量的影響
在多電子原子中,同一主量子數 ( n ) 下,不同 ( l ) 值的軌道能量不同(能級分裂)。例如,2p 軌道能量高于 2s,3d 高于 3p,這一現象稱為能級交錯。
與其他量子數的關系
實際應用
角量子數用于解釋化學鍵類型(如 σ 鍵、π 鍵)和光譜現象,例如不同形狀的軌道影響電子躍遷時的光吸收/發射特性。
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