Kvantově mechanický popis vodíkového atomu

  

Obrázek 7.6: Kvantově mechanický popis vodíkového atomu.

Vodíkový atom tvořený protonem a elektronem je reálný fyzikální systém jehož energetické stavy jsou dobře detekovatelné na základě emitovaného čárového záření. Kvasiklasický model založený na třech Bohrových postulátech (1913) byl prvním, překvapivě úspěšným popisem fyziky tohoto systému. Z hlediska kvantové fyziky jde o třírozměrný systém redukovatelný na systém tvořený elektronem v coulombovském poli protonu - centrální částice s hmotností téměř 2000 vyšší než je hmotnost elektronu. Kvantově mechanický popis systému vede opět na existenci disketních energetických stavů systému. Detailní informace o systému je obsažena v popisu rozdělení hustoty pravděpodobnosti elektronu, jejíž konkrétní hodnoty v závisosti na poloměru a azimutálním a horizontálním úhlu závisí na třech kvantových číslech. Presentovaný obrázek ukazuje jedno a možných zobrazení rosdělení hustoty pravděpodobnosti elektronu pro konkrétní stav systému formou "elektronového oblaku". Pro zobrazení je zde použit bodový graf, v němž jsou jednotlivé body vytvořeny generátorem náhodných čísel s rozdělovací funkcí danou analytickým řešením problému. Je zobrazena pravděpodobnost nalezení elektronu v rovině (), nikoliv hodnoty projektované do této roviny, jež by odpovídaly průhledu tímto ``mrakem''. Snímek byl generován programem Bound3D.PAS ze souboru CUPSQM z programpvého balíku CUPS. Rozdělení odpovídá kvantovému stavu s hlavním kvantovým číslem a s vedlejším kvantovým číslem .