軌道量子数

軌道量子数とは量子物理学において、原子内の電子波動関数の振幅分布の形状、すなわち電子雲の形状を決定する量子数である。記号は$l$で表される。平坦な節面の数を特徴づける主量子数$n$で指定されるエネルギー準位の副準位を決定し、様々な値を取ることができる。

$l=0,1,2,...,n-1$

各$l$の値には、特定の形状を持つ軌道が対応する。$l=0$の場合、主量子数の値にもかかわらず、原子軌道は球形(s軌道)となる。$l=1$の値にはダンベル状の原子軌道(p軌道)が対応する。さらに複雑な形状を持つのが、$l$の値が$2,3,4$といった高い値をとる軌道(d軌道、f軌道、g軌道)である。

これは電子の軌道角運動量演算子の固有値であり、電子の角運動量$\mathbf{𝐣}$とスピン演算子$\mathbf{𝐬}$だけ異なる。

$\mathbf{𝐣}=\mathbf{𝐬}+l$

軌道量子数と磁気量子数の差は、絶対値で$\frac{1}{2}$(電子のスピン)を超えない。