Atomik birimler

Atomik birimler (İngilizcesi: Atomic units) (au veya a.u.), atom fiziği hesaplamaları için uygun olan doğal birimlerin bir sistemini oluşturmaktadır. Atomik birimlerin iki ayrı türü bulunmaktadır: Hartree atomik birimleri^[1] ve Rydberg atomik birimleri. Bu birimlerdeki farklılık yük ile kütle seçimindeki farklılıktan ileri gelmektedir. Bu makalede, Hartree atomik birimleri ile ilgilenilmiştir. Atomik birimlerdeki, aşağıdaki dört temel fiziksel sabitin sayısal değerlerinin tanımı aşağıda gösterildiği gibidir:

Elektronun kütlesi: $\!m_{\mathrm {e} }$ ;
Temel yük: $\!e$ ;
Sadeleştirilmiş Planck sabiti: $\hbar =h/(2\pi )$ ;
Coulomb sabiti: $1/(4\pi \epsilon _{0})$ .

Atomik birimler genellikle "a.u." veya "au" biçiminde kısaltma ile ifade edilir, değişik bağlamlardaki astronomik birimler, keyfi birimler ve soğurma birimleri için de kullanılan aynı biçimli kısaltma ile karıştırılmamalıdır.

Kullanım ve notasyon

Atomik birimler SI birimleriyle benzerlik gösterir. Uzunluğun ya da kütlenin birimi bu benzerliğe örnek olarak gösterilebilir. Bu benzerliklere karşın kullanımı ve gösterimi SI birimlerinden farklılıklar taşır.

"m" kadar kütleye sahip bir parçacığın kütlesinin elektronun kütlesinin 3.4 katı olduğunu varsayalım. Bu "m" değeri üç biçimde yazılabilir:

" $m=3.4~m_{e}$ ". Bu gösterim atomik birimin açık bir şekilde görülebildiği bir gösterimdir. Sıkça kullanılır.^[2]
" $m=3.4~\mathrm {a.u.}$ " ("a.u." ifadesi "atomik birimler"i belirtmektedir.) Bu gösterim belirsizlik taşımaktadır. Burada, "m"nin kütlesinin 3.4 kat atomik birime tekabül geldiği vurgulanmaktadır. Ama aynı şey "L" uzunluğu için uygulansaydı, eşitlik yine aynı olacaktı, " $L=3.4~\mathrm {a.u.}$ ". Bir tür belirsizlik oluştu. Bu denkliğin boyut kapsamında anlaşılabilir olması gerekmektedir.^[2]
" $m=3.4$ ". Bu gösterim, bir önceki gösterime benzemektedir. Burada doğrudan atomik birim 1'e karşılık gelmektedir. Bu durumda $m_{e}=1$ olur, böylelikle $3.4~m_{e}=3.4$ olur.^[3]^[4]

Temel atomik birimler

Atomik birimlerin 4 ana sabiti bulunmaktadır (yukarı bakınız). Bu nedenle bunların sayısal değerleri tanımı gereği atomik birimlerde birleşmektedir.

Temel Atomik Birimler
Boyut	Ad	Simge/Tanım	SI birimindeki değeri^[5]
kütle	elektronun dingin kütlesi	$\!m_{\mathrm {e} }$	9,10938291(40)×10^-31 kg
yük	temel yük	$\!e$	1,602176565(35)×10^-19 C
açısal momentum	Planck sabiti	$\hbar =h/(2\pi )$	1,054571726(47)×10^-34 J·s
elektrik sabiti	Coulomb gücü sabiti	$1/(4\pi \epsilon _{0})$	8,9875517873681×10⁹ kg·m³·s^-2·C^-2

Kaynakça

^ Hartree, D. R. (1928). "The Wave Mechanics of an Atom with a Non-Coulomb Central Field. Part I. Theory and Methods". Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society. 24 (1). Cambridge University Press. ss. 89-110. doi:10.1017/S0305004100011919. 4 Mart 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Temmuz 2013.
^ ^a ^b Pilar, Frank L. (2001). Elementary Quantum Chemistry. Dover Publications. s. 155. ISBN 978-0-486-41464-5. 21 Haziran 2013 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Temmuz 2013.
^ Bishop, David M. (1993). Group Theory and Chemistry. Dover Publications. s. 217. ISBN 978-0-486-67355-4. 22 Aralık 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Temmuz 2013.
^ Drake, Gordon W. F. (2006). Springer Handbook of Atomic, Molecular, and Optical Physics (2. bas.). Springer. s. 5. ISBN 978-0-387-20802-2. 21 Haziran 2013 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Temmuz 2013.
^ "The NIST Reference on Constants, Units and Uncertainty". National Institute of Standard and Technology. 23 Aralık 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 1 Nisan 2012.