量子数计算器

量子数是对原子中电子状态的简洁描述。主量子数n标识电子层，可以是任意正整数。较大的n通常对应平均离核距离更大的轨道；在类氢原子中，也对应负值绝对值更小的能量。角动量量子数l标识亚层，可取从零到n减一的任意整数。惯用字母将l为0、1、2和3的情况分别表示为s、p、d和f轨道。 磁量子数m_l指定亚层内轨道的空间取向。其取值为负l到正l之间的整数，包括零，因此共有2l加1个可能的轨道。每个空间轨道可以容纳两个电子，因为自旋量子数m_s有正二分之一和负二分之一两种允许的投影。泡利不相容原理指出，同一原子中不存在四个量子数完全相同的两个电子。 本计算器首先检查全部四项取值规则。对于有效状态，它会给出光谱学轨道标签、所选电子层的最大电子数以及亚层的最大电子数。一个电子层有n平方个空间轨道，因此可容纳2n平方个电子。一个亚层有2l加1个轨道，可容纳的电子数是轨道数的两倍。这些容量描述可用状态；若没有额外的电子排布信息，就不能据此确定原子实际具有多少电子。 显示的能量采用简单的类氢表达式：负13.6电子伏特除以n平方。它仅在非相对论近似下对氢适用；另行计入核电荷后，也可作为单电子离子的参考基础。在多电子原子中，屏蔽、钻穿、电子排斥、自旋－轨道耦合等效应会使本基础模型视为相同的能量发生分裂。请将结果用于学习量子数规则和电子层结构，而非高精度预测复杂原子光谱。