Pengantar mekanika kuantum
Menurut percobaan Stern-Gerlach, spin atom disekitar sumbu vertikal memiliki 2 eigenstate: atas dan bawah. Sebelum diukur, kita hanya dapat mengatakan bahwa tiap atom individu memiliki probabilitas yang sama untuk ditemukan pada keadaan spin atas atau spin bawah. Proses pengukuran menyebabkan fungsi gelombang berkurang menjadi satu dari 2 keadaan.
Eigenstate spin di sekitar sumbu vertikal bukanlah simultan eigenstate spin di sekitar sumbu horizontal, atom ini memiliki probabilitas yang sama ditemukan memiliki nilai spin di sekitar sumbu horizontal. Pengukuran spin di sekitar sumbu horizontal dapat memungkinkan atom yang tadinya spin atas menjadi spin bawah: pengukuran spin di sekitar sumbu horizontal meniadakan fungsi gelombangnya menjadi salah satu eigenstate pengukuran ini, yang berarti tidak lagi berada pada eigenstate spin di sekitar sumbu vertikal, sehingga nilainya bisa lain.
Tahun 1924, [[Wolfgang Pauli]] mengajukan derajat kebebasan kuantum baru (atau [[bilangan kuantum]]), dengan 2 kemungkinan nilai, untuk menyelesaikan inkonsistensi antara spektra molekuler teramati dan prediksi mekanika kuantum. Secara khusus, [[spektrum hidrogen spektrum atom hidrogen]] memiliki [[Doublet (fisika) doublet]], atau sepasang garis yang bedanya sedikit, dimana hanya
satu garis yang diharapkan. Pauli merumuskan "asas pengecualiannya" ini, menyatakan bahwa "Tidak ada sebuah atom pada keadaan kuantum dimana 2 elektron didalamnya memiliki set bilangan kuantum yang sama."
Setahun kemudian, [[George Eugene Uhlenbeck Uhlenbeck]] dan [[Samuel Goudsmit Goudsmit]] mengidentifikasi derajat kebebasan Pauli dengan properti yang disebut [[spin (fisika) spin]] yang efeknya diamati di percobaan Stern-Gerlach.
Model atom Bohr secara utamanya adalah seperti planet, dengan elektron mengorbit mengelilingi proton. Namun, asas ketidakpastian mengatakan bahwa elektron tidak memiliki lokasi dan kecepatan yang pasti seperti planet. Namun, elektron dikatakan menempati "[[orbital atom]]". Sebuah orbital adalah "awan" dari kemungkinan lokasi dimana elektron dapat ditemukan, sebuah distribusi
kemungkinan dan bukan lokasi presisi. Tiap orbital adalah 3 dimensi, bukan orbit 2 dimensi, dan sering digambarkan dengan ruang 3 dimensi dimana probabilitasnya 95% menemukan elektron.
Schrödinger dapat menghitung tingkat energi hidrogen dengan memperlakukan elektron atom hidrogen sebagai gelombang, dinyatakan dengan "[[fungsi gelombang]]", dalam sebuah [[sumur potensial]] [[potensial listrik listrik]],, yang dibuat oleh proton. Penyelesaian persamaan Schrödinger adalah distribusi kemungkinan posisi dan lokasi elektron. Orbital mungkin dapat memiliki range bentuk yang berbeda
dalam 3 dimensi. Energi tiap orbital yang beda dapat dihitung, dan secara akurat sama dengan tingkat energi pada model Bohr.
Nama keseluruhan dari properti ini adalah [[keadaan kuantum]] elektron. Keadaan kuantum hanya dapat dijelaskan dengan memberikan nomor ke tiap properti; hal ini dinamakan [[bilangan kuantum]] elektron. Keadaan kuantum elektron dijelaskan dengan fungsi gelombangnya. Asas ketidakpastian Pauli mengatakan bahwa tidak ada 2 elektron dalam satu atom memiliki
nilai yang sama pada keempat properti ini. [[Berkas:neon orbitals.JPG 5 bentuk orbital atom: 1"s", 2"s", 2"p", 2"p", dan 2"p". Warnanya menunjukkan fasa fungsi gelombang.]]
Properti pertama yang menjelaskan orbital adalah [[bilangan kuantum utama]],, yang sama dengan model Bohr. melambangkan tingkat energi setiap orbital. Nilai dari adalah bilangan bulat:
Bilangan kuantum berikutnya, [[bilangan kuantum azimut]], dilambangkan, menjelaskan bentuk orbit. Bentuk ini akibat dari [[momentum sudut]] dari orbital. Momentum sudut melambangkan resistensi sebuah benda berputar terhadap akselerasi atau deselerasi dibawah pengaruh gaya luar. Bilangan kuantum azimut melambangkan momentum sudut orbital sebuah elektron disekitar nukleusnya. Nilai yang mungkin untuk adalah
bilangan bulat dari 0 sampai (dimana adalah bilangan kuantum utama elektron): Bentuk tiap orbital biasanya mengacu ke huruf dan bukan bilangan kuantum azimutnya. Bentuk pertama (=0) dilambangkan dengan huruf (diambil dari ""s"phere" (bola)). Bentuk berikutnya dilambangkan dengan huruf dan bentuknya seperti dumbbell. Orbital lainnya memiliki bentuk yang lebih kompleks (lihat [[orbital atom]]), dan dilambangkan dengan huruf,,, dll.
Bilangan kuantum ketiga, [[bilangan kuantum magnetik]], menjelaskan [[momen magnetik]] elektron, dan dilambangkan dengan (atau sederhananya "m"). Nilai yang mungkin untuk adalah bilangan bulat dari sampai (dengan adalah bilangan kuantum azimut dari elektron): Bilangan kuantum magnetik mengukur komponen momentum sudut pada arah tertentu. Pemilihan arahnya acak, biasanya arah-z yang dipilih.
Bilangan kuantum keempat, [[bilangan kuantum spin]] (berkaitan dengan "orientasi" spin elektron) dilambangkan dengan, yang nilainya + atau .
Bilangan ini meletakkan struktur dasar dan simetri orbital atom, dan cara bagaimana elektron mengisinya, mendorong pengaturan pada [[tabel periodik]]. Cara bagaimana orbital atom pada atom berbeda bergabung untuk membentuk [[orbital molekuler]] menunjukkan struktur dan kekuatan ikatan kimia antar atom-atom.
[[Berkas:Dirac 3.jpg lurus [[Paul Dirac]] (1902-1984)]] Tahun 1928, [[Paul Dirac]] memperluas [[Persamaan Pauli]] yang menjelaskan "spinning electron", dihubungkan ke [[relativitas khusus]]. Hasilnya adalah teori yang berhubungan dengan peristiwa, seperti kecepatan ketika elektron mengorbit nukleus, mendekati [[kecepatan cahaya]]. Dengan menggunakan [[interaksi
elektromagnetik]] paling sederhana, Dirac dapat memprediksi nilai momen magnetik dihubungkan dengan spin elektron, dan menemukan nilai pengamatan dari eksperimen, dimana nilainya terlalu besar jika dibandingkan dengan bola bermuatan berputar yang dikemukakan di [[fisika klasik]]. Ia dapat penyelesaian untuk [[spektrum hidrogen garis spektrum atom hidrogen]], dan untuk menulis ulang dari rumus [[Arnold Sommerfeld Sommerfeld]] untuk "[[fine structure]]" dari spektrum hidrogen.
Persamaan Dirac kadang-kadang menghasilkan nilai negatif untuk energi, dimana kemudian ia mengajukan solusinya: ia mengemukakan adanya [[antielektron]] dan vakum dinamis. Ini akan berarah menuju [[teori medan kuantum]].
Elektrodinamika kuantum adalah nama teori kuantum dari [[gaya elektromagnetik]]. Untuk memahaminya diperlukan pemahaman pada [[elektromagnetisme]]. Elektromagnetisme dapat disebut "elektrodinamika" karena merupakan interaksi dinamis antara [[gaya magnet]] dan listrik. Elektromagnetisme dimulai dengan [[muatan listrik]].
Aplikasi mekanika kuantum diantaranya [[laser]], [[transistor]], [[mikroskop elektron]], dan [[Magnetic Resonance Imaging]]. Sebuah bidang khusus aplikasi mekanika kuantum berhubungan dengan [[fenomena kuantum makroskopik]] seperti helium superfluida dan superkonduktor. Studi semikonduktor mengarah ke penemuan [[dioda]] dan [[transistor]], komponen yang tak dapat dipisahkan dari [[elektronika]] modern.
Meski pada [[saklar lampu]] yang sederhana, "[[quantum tunneling]]" sangatlah penting, jika tidak maka elektron pada [[arus listrik]] tidak dapat menembus halangan potensial yang terdiri dari lapisan oksida. Chip [[memori kilat]] pada [[USB flash drive]] juga menggunakan "quantum tunnelling", untuk menghapus memori selnya.The following titles, all by working physicists, attempt to communicate quantum theory to lay people, using a minimum of technical apparatus.[[Kategori:Mekanika kuantum ]]