Магнитное квантовое число

Поскольку орбитали атома становятся «видны» только в магнитном поле, очередное квантовое число, записывающее «адрес» орбитали в атоме, назвали магнитным квантовым числом m_ℓ. Это квантовое число принимает целые значения от - ℓ до + ℓ, включая 0, (где ℓ — орбитальное квантовое число), то есть имеет ровно столько значений, сколько орбиталей существует на каждом подуровне.

Магнитное квантовое число (m_ℓ) характеризует ориентацию в пространстве орбитального момента количества движения электрона или пространственную ориентацию атомной орбитали. Каждое из 2ℓ+1 возможных значений магнитного квантового числа определяет проекцию вектора орбитального момента на данное направление (обычно ось z).

Поскольку при ℓ = 0, m_ℓ тоже равно 0 и на s-подуровне существует только одна s‑орбиталь сферической формы:

Для р-подуровня, ℓ = 1, возможно три значения m_ℓ: -1, 0, 1. Это соответствует трем р-электронным облакам, ориентированным в пространстве в трех взаимно перпендикулярных плоскостях по осям координат x, y, z.

При значении ℓ = 2 (d-подуровень), магнитное квантовое число принимает пять значений -2, -1, 0, 1 2, которые определяют 5 пространственных положений d-электронных облаков.

Поскольку с орбитальным моментом связан магнитный момент, магнитное квантовое число, в частности, определяет проекцию орбитального магнитного момента водородоподобного атома на направление магнитного поля и служит причиной расщепления спектральных линий атома в магнитном поле.

Иногда магнитное квантовое число определяют для проекции любого момента частицы (орбитального L, спинового S, суммарного J=L+S). В этом случае оно принимает соответственно 2L+1, 2S+1, 2J+1 значений. Для проекций спинового и суммарного моментов магнитное квантовое число может быть полуцелым.