Jednostki atomowe

Jednostki atomowe to system jednostek w którym wiele wielkości fizycznych związanych ze strukturą atomową materii wyraża się jako ich proste wielokrotności.

Wielkości – stałe fizyczne lub ich kombinacje – stanowiące podstawę systemu jednostek atomowych:

• $m_{e}$ – masa spoczynkowa elektronu ≈ 9,1093897·10^-31 kg,
• $e$ – ładunek elementarny (ładunek elektronu) ≈ 1,60217733·10^-19 C
• $\hbar= \frac{h}{2\pi}$ – jednostka momentu pędu ≈ 1,05457266·10^-34 J·s
• $4\pi\epsilon_{0}$ – przenikalność elektryczna próżni razy 4π

Oprócz nich wykorzystuje się inne stałe fizyczne, jak:

• stała struktury subtelnej $\alpha$ ≈ 7,297352568(24)·10^-3
• prędkość światła w próżni, $c$ = 299792458 m/s – jest to wartość dokładna, definicyjna.

Jednostki atomowe

• $a_{o} = \frac{4\pi\epsilon_{0}\hbar^{2}}{m_{e}e^{2}}$ – promień Bohra (jednostka długości atomowej) (Bohr) ≈ 0,529177249(24)·10^-10 m
• $v_{B}=\alpha c$ – jednostka szybkości ≈ 2,18769142(10)·10⁶ m/s
• $E_{h} =\frac{\hbar^{2}}{m_{e} a_{o}^{2}}$ – jednostka energii (Hartree) ≈ 4,3597482(26)·10^-18 J ≈ 27,2113845(23) eV
• $\tau_{0} = \frac{\hbar}{E_{h}}$ – jednostka czasu ≈ 2,418884326555(53)·10^-17 s
• $\mu_{B} = \frac{e \hbar}{2 m_{e}}$ – jednostka magnetycznego elementu dipolowego (magneton Bohra) ≈ 9,2740154(31)·10^-24 J/T
• $d_{0} = e a_{0}$ – jednostka elektrycznego elementu dipolowego ≈ 8,4783579(26)·10^-30 C·m

Zastosowanie jednostek atomowych

Ze względu na fakt, że w jednostkach $m_{e}=e=\hbar=1$ jednostki te są używane w fizyce atomowej oraz fizyce ciała stałego, gdzie najczęściej używane wielkości wyrażone w jednostkach atomowych są bliskie jedności. Dodatkowo w rachunkach we wzorach analitycznych można podczas obliczeń pominąć $m_{e},e,\hbar$.

Linki zewnętrzne

• Kompendium stałych i jednostek fizycznych CODATA (NIST)