Атомная система единиц
Атомная система единиц или система единиц Хартри — одна из естественных систем единиц, применяемая в разделах физики, где в расчетах часто используется заряд и масса электрона, например в атомной физике, нерелятивистской квантовой механике и квантовой электродинамике. Впервые предложена Д. Хартри в 1928 году.
Основными единицами измерения в атомной системе единиц, по определению, являются заряд электрона [math]\displaystyle{ e }[/math], масса электрона [math]\displaystyle{ m_\mathrm e }[/math] и редуцированная постоянная Планка ħ, числовые значения которых, соответственно, в ней полагаются равными единице: [math]\displaystyle{ m_\mathrm e=1, ~ e=1\dots }[/math]
Основным преимуществом атомной системы единиц является значительное упрощение ряда основных уравнений. Так, например, уравнение Шредингера для атома водорода в ней имеет вид
- [math]\displaystyle{ \Delta \psi + 2\left(E+\frac{1}{r}\right)\psi=0, }[/math]
где [math]\displaystyle{ r }[/math] — радиальная координата, а [math]\displaystyle{ E }[/math] — энергия атома[1].
Существенными недостатками атомной системы единиц являются: очень далёкие от практики значения производных единиц; значения некоторых постоянных известны с недостаточной точностью, и их уточнение потребовало бы изменения образцовых мер; открытие новых физических явлений или закономерностей может привести к существенному изменению соотношений между значениями единиц, принятых за основные[2].
| Основные и производные атомные единицы | |||
|---|---|---|---|
| Единица | Именование | Символ | Значение в СИ |
| Масса | Масса покоя электрона | [math]\displaystyle{ m_\mathrm e }[/math] | 9,109 383 7015(28)⋅10−31 кг |
| Длина | Боровский радиус | [math]\displaystyle{ a_0 = \hbar / (m_\mathrm e c \alpha) }[/math] | 5,291 772 109 03(80)⋅10−11 м |
| Время | Атомная единица времени | [math]\displaystyle{ \hbar/(m_\mathrm{e} c^2\alpha^2) }[/math] | 2,418 884 326 5857(47)⋅10−17 с |
| Заряд | Элементарный заряд | [math]\displaystyle{ e }[/math] | 1,602 176 634⋅10−19 Кл |
| Угловой момент | Редуцированная постоянная Планка | [math]\displaystyle{ \hbar = h/(2 \pi) }[/math] | 1,054 571 817…⋅10−34 Дж·с |
| Энергия | Энергия Хартри | [math]\displaystyle{ E_\mathrm h = m_\mathrm{e} c^2\alpha^2 }[/math] | 4,359 744 722 2071(85)⋅10−18 Дж |
| Напряжённость электрического поля | Атомная единица напряжённости | [math]\displaystyle{ E_\mathrm h/(e a_0) }[/math] | 5,142 206 747 63(78)⋅1011 В/м |
Примечания
- ↑ Сена Л. А. Единицы физических величин и их размерности. — М.: Наука, 1977. — С. 272.
- ↑ Сена Л. А. Единицы физических величин и их размерности. — М.: Наука, 1977. — С. 48.
Литература
- Хартри система единиц // Физическая энциклопедия : [в 5 т.] / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Советская энциклопедия (т. 1—2); Большая Российская энциклопедия (т. 3—5), 1988—1999. — ISBN 5-85270-034-7.
