質問: 波動関数 水素原子の波動関数について3s、3p、3d軌道の動径部分と角度部分を図示せよ。また、波動関数の節も図示せよ。 という課題がでたのですが分かりません。 波動関数の式はなんとか調べたのですが、動径部分、角度部分というのが何のことなのか、どんな図を書いたらいいのか分かりません。当方化学は専門外なので高校~大学教養位の前提知識での説明をお願いします。
回答: 3というのが主軌道数nで、動径方向波動関数の量子数ですね。下の方から1、2、3、..なので、3番目に遠い軌道ですね。s、p、dというのが角運動量を表していて、l=0、1、2に対応しています。角度部分は水素原子の場合ルジャンドルだったと記憶しています。p_l(cos[theta])という形ですね。この関数はx=cos[theta]とすると、p_l ~ d^n (x^2-1)^n の形。dは微分です。s軌道はl=0だから丸いですね。pのl=1cos*sin~sin[2theta]だからthetaが0から2piまで行く間に4回ゼロになりますね。つまりラグビーボール型で節が4個、つまり丸いs軌道と4回交わります。dはラグビーボール2個を直交させたような形になるでしょう。