Водородоподобный атом
Водородоподо́бный а́том или водородоподо́бный ио́н представляет собой любое атомное ядро, которое имеет один электрон[1] и, следовательно, является изоэлектронным атому водорода. Эти ионы несут положительный заряд , где — зарядовое число ядра. Примерами водородоподобных ионов являются He+, Li2+, Be3+ и B4+. Поскольку водородоподобные ионы представляют собой двухчастичные системы, взаимодействие которых зависит только от расстояния между двумя частицами, их (нерелятивистское) уравнение Шредингера и (релятивистское) уравнение Дирака имеют решения в аналитической форме. Решения являются одноэлектронными функциями и называются водородоподобными атомными орбиталями[2].
Другие системы также могут называться водородоподобными такие как мюоний (электрон, связанный с антимюоном), позитроний (система электрона и позитрона), определённые экзотические атомы (образованные с другими частицами), или ридберговские атомы (в которых один электрон находится на орбите с такой высокой энергией, что остальные частицы атома выглядят как точечный заряд).
В решении нерелятивистского уравнения Шрёдингера водородоподобные атомные орбитали являются собственными функциями одноэлектронного оператора углового момента L и его z-компоненты Lz. Водородоподобная атомная орбиталь однозначно идентифицируется по значениям главного квантового числа n, квантового числа углового момента l и магнитного квантового числа m. Собственные значения энергии не зависят от l или m, а исключительно от n. К ним следует добавить двузначное спиновое квантовое число ms = ± ½. Это создаёт основу для правила Клечковского, которое ограничивает допустимые значения четырёх квантовых чисел в электронных конфигурациях атомов с большим количеством электронов. В водородоподобных атомах все вырожденные орбитали с фиксированными n и l, m и ms, варьирующиеся между определёнными значениями (см. ниже), образуют атомную электронную оболочку .