Atomun vektör modeli

Fizikte, kısmen kuantum (nicem) mekaniğinde, atomun vektör modeli atom modelinin açısal momentum (devinim) cinsinden tanımıdır. Bu, birden çok elektronlu atomların Rutherford-Bohr-Sommerfeld atom modelinin bir genişletmesi olarak kabul edilebilir.

Bu verilen formül kuantum mekaniğinde, açısal momentum kuantize edilir (nicemlenir) ve burada her vektörün bileşkesi arasında kesin olmayan bir ilişki vardır ki bu durumu matematiksel arka planın oldukça kompleks olmasına rağmen oldukça basitleştirir. Geometriksel olarak bu ayrık dik dairesel konilerin dairesel tabanları olmadan bütün eksenlerin tek bir eksen etrafında sıralanmasıdır. Eğer 3 boyutlu kartezyen koordinatlarında çalışılıyorsa bu eksen z ekseni olur. İzleyen konular bu hususun arka planını oluşturmaktadır.

Komütatör (Öndeleyici), L, S ve J'nin her biri için, bir anlık zamanda herhangi bir açısal momentumun (devinim) sadece bir bileşkesinin hesaplanabilir olduğunu belirtir. Komütatörün iki açısal momentum işlemcisi sıfır olamaz. İzleyen bilgiler vektör modelin inşasında bağlantılı matematiksel olguların bir özetidir.

Vektörlerin büyükleri sabit olmak zorundadır. Dolayısıyla vektörlerin orta dereceli her bir bileşkesi bir çember tarafından kapalı olmak zorundadır. Şöyle ki ölçülebilir ve ölçülemez bileşkeler olası bütün orta dereceli bileşkelerin büyüklüklerini doğru bir şekilde inşa etmeyi mümkün kılar.

Geometrik sonuç bir vektör konisidir ve bu vektör koninin tepe noktasından başlayıp koninin çevresine kadar ulaşmaktadır. Bu toplantı açısal momentumun ölçülebilir bileşkesini bulmak için z eksenini kulannmaktadır. Bu eksen düzleme dik olan, koninin çevresel tabanı tarafından tanımlanmış koninin tepesinden düzleme doğru yönelmiş bir eksendir. Farklı kuantum numaraları için koniler farklılık gösterir. Dolayısıyla buradaki açısal momentum durumunun ayrık numaraları , s, ve j tarafından belirlenebilir. Bir önceki koninin bir parçası olan vektör kurulumunu kullanarak, her bir durum bir koni yerine kullanılabilir. Bu durumda artan , s, ve j, ve azalan , s, ve j> negatif (eksi) kuantum sayıları x-y düzlemindeki konilere karşılık gelir. Üç durumdan biri, sıfıra eşit olan bir kuantum numarası için, açıkça bir koniye karşılık gelmemektedir. Bu durum sadece x-y düzlemindeki bir çember için geçerlidir.

Bu durum Bohr modelinin bir uzantısı olarak da kabul edilebilir çünkü Niels Bohr'da açısal momentumun kuantize (nicemlenmiş) olduğunu önermiştir. Bohr'a göre bu kuantizasyon aşağıdaki formüle göre gerçekleşir.

bu formüldeki m, Hidrojen atomu için doğru sonuçlar sunan bir tam sayıdır. Bohr modeli çok elektronlu atomlara uygulanamamasına rağmen bu yöntem, atomun vektör modelinden önce gelen, atoma uygulan ilk başarılı açısal momentum kuantizasyonudur.

Hidrojen gibi bir elektronlu atomlarda yörüngelerdeki elektronlar için sadece bir grup koni vardır. Çok elektronlu atomlar için ise artan elektron sayısından dolayı birçok hal sözkonsudur.

Atomdaki bütün elektonların açısal momentumu vektörel olarak eklenir. Birçok atomik işlem süreci, nükleer veya kimyasal fark etmeksizin komşu çekirdek tanecikleri ve elektronlar yüzünden -radyoaktif ışımanın (ışınsaçar bozunum) tahmini işlem süreci hariç -spin(fırıl)- paylaşımı ve açısal momentum bağlaşımı ile açıklanabilir. Bu konuda "bağlaşım" terimi açısal momentumun vektör üstdüşümleri anlamına gelmektedir. Bu da büyüklüklerin ve yönlerin eklendiği anlamına gelir.

Bütün açısal momentumların birbirine eklenmesi oldukça zahmetli bir konudur. z-ekseni etrafında bulunan bütün devinik momentum konileri hesaba katılmak zorundadır çünkü sonuçda elde edilecek momentum kesin değildir. Bu durum L-S bağlaşımındaki, H.N. Russell ve F.A. Saunders tarafından adlandırılan Russell-Suanders bağlaşımı gibi bir takım yakınlaştırmalarla daha kolay bir hale getirilebilir.