Kuantum Mekaniği ve Yörünge Şemaları

Kuantum mekaniğine göre; örneğin hidrojen atomunun, tek bir protondan oluşan çekirdeğinin etrafındaki elektron; sürekli değil, ancak kuantum sıçramalarıyla değişebilen enerji değerleri alabiliyor. Yörüngedeki açısal momentumun büyüklüğü de; yine kesintili bir şekilde, ћ sıçramalarla değişebiliyor. Öte yandan, açısal momentumun sadece büyüklüğünü bilmek yetmiyor. Uzaydaki yönelişini de bilmek gerekiyor ve bu; belli bir, örneğin seçilen herhangi bir koordinat sisteminin z ekseni üzerindeki bileşeninin bilinmesini gerektiriyor. Durum öyle ki; bu z bileşeni, yani açısal momentumun yönü de ancak kesintili bir şekilde, yine ћ sıçramalarla değişebiliyor. Fiziksel değişkenlerin değerlerini belirleyen kesintili sayılara, 'kuantum sayıları' deniyor. Dolayısıyla elektronun fiziksel durumunu; sırasıyla n, l ve m ile gösterilen; enerji, açısal momentum ve yön (manyetik) kuantum sayıları belirliyor.

Şöyle ki; enerji kuantum sayısı n, 1'den başlayarak pozitif tamsayı değerler (1, 2, 3,...) alabiliyor ve artan n değerleri; çekirdeğe en yakın olan en düşük düzeyliden başlayarak, giderek artan enerjilere sahip olup yükselen 'yörünge kabukları' veriyor. Belli bir n değeri için, açısal momentum kuantum sayısı l; sıfırdan n-1'e kadar, n tane farklı değer (0, 1,... n-1) alabiliyor ve l'nin her değeri, o kabuk içerisindeki farklı bir yörünge grubunu veriyor. Belli bir l değerine ait m değerleri ise; -l'den +l'ye kadar, (2l+1) tane farklı değer (-l, -l+1,..., 0, 1,...l-1, l) alabiliyor ve bu değerlerden her biri, ilgili gruptaki yörüngelerden birini belirliyor.