スピンを考慮した水素原子の波動関数

※軌道角運動量とスピン角運動量の合成後の固有関数とエネルギーシフト

$n$$l$$j$記号$\Delta E\,[{\rm eV}]$$m_j$固有関数空間分布
$1$ $0$ $\frac{1}{2}$ $^{1}S_{\frac{1}{2}}$ $0$ $ -\frac{1}{2}$ $\varphi_{100\downarrow}$
$ \frac{1}{2}$ $\varphi_{100\uparrow}$
$2$ $ 0$ $\frac{1}{2}$ $^{2}S_{\frac{1}{2}}$ $0$ $ -\frac{1}{2}$ $\varphi_{200\downarrow}$
$ \frac{1}{2}$ $\varphi_{200\uparrow}$
$ 1$ $\frac{1}{2}$ $^{2}P_{\frac{1}{2}}$ $-9.48388 \times 10^{-5}$ $ -\frac{1}{2}$ $\frac{1}{\sqrt{3}} \left[\sqrt{2}\varphi_{21-1\uparrow} - \varphi_{210\downarrow} \right] $
$ \frac{1}{2}$ $\frac{1}{\sqrt{3}} \left[\varphi_{210\uparrow} - \sqrt{2} \varphi_{21+1\downarrow} \right] $
$\frac{3}{2}$ $^{2}P_{\frac{3}{2}}$ $-4.74194 \times 10^{-5}$ $-\frac{3}{2}$ $ \varphi_{21-1\downarrow} $
$-\frac{1}{2}$ $\frac{1}{\sqrt{3}} \left[ \varphi_{21-1\uparrow} + \sqrt{2}\varphi_{210\downarrow} \right] $
$\frac{1}{2}$ $\frac{1}{\sqrt{3}} \left[ \sqrt{2} \varphi_{210\uparrow} + \varphi_{21+1\downarrow} \right] $
$\frac{3}{2}$ $\varphi_{21+1\uparrow}$
$3$ $ 0$ $\frac{1}{2}$ $^{3}S_{\frac{1}{2}}$ $0$ $ -\frac{1}{2}$ $\varphi_{300\downarrow}$
$ \frac{1}{2}$ $\varphi_{300\uparrow}$
$ 1$ $\frac{1}{2}$ $^{3}P_{\frac{1}{2}}$ $-2.81004 \times 10^{-5}$ $ -\frac{1}{2}$ $\frac{1}{\sqrt{3}} \left[\sqrt{2}\varphi_{31-1\uparrow} - \varphi_{310\downarrow} \right] $
$ \frac{1}{2}$ $\frac{1}{\sqrt{3}} \left[\varphi_{310\uparrow} - \sqrt{2} \varphi_{31+1\downarrow} \right] $
$\frac{3}{2}$ $^{3}P_{\frac{3}{2}}$ $1.40502 \times 10^{-5}$ $-\frac{3}{2}$ $ \varphi_{31-1\downarrow} $
$-\frac{1}{2}$ $\frac{1}{\sqrt{3}} \left[ \varphi_{31-1\uparrow} + \sqrt{2}\varphi_{310\downarrow} \right] $
$\frac{1}{2}$ $\frac{1}{\sqrt{3}} \left[ \sqrt{2} \varphi_{310\uparrow} + \varphi_{31+1\downarrow} \right] $
$\frac{3}{2}$ $\varphi_{31+1\uparrow}$
$ 2$ $\frac{3}{2}$ $^{3}D_{\frac{3}{2}}$ $-8.43012 \times 10^{-6}$ $-\frac{3}{2}$ $\frac{1}{\sqrt{5}} \left[ 2\varphi_{32-2\uparrow} -\varphi_{32-1\downarrow} \right] $
$-\frac{1}{2}$ $\frac{1}{\sqrt{5}} \left[ \sqrt{3}\varphi_{32-1\uparrow} -\sqrt{2} \varphi_{320\downarrow} \right] $
$\frac{1}{2}$ $\frac{1}{\sqrt{5}} \left[ \sqrt{2}\varphi_{320\uparrow} -\sqrt{3} \varphi_{32+1\downarrow} \right] $
$\frac{3}{2}$ $\frac{1}{\sqrt{5}} \left[ \varphi_{32+1\uparrow} -2 \varphi_{32+2\downarrow} \right] $
$\frac{5}{2}$ $^{3}D_{\frac{5}{2}}$ $5.62008 \times 10^{-6}$ $-\frac{5}{2}$ $\varphi_{32-2\downarrow}$
$-\frac{3}{2}$ $\frac{1}{\sqrt{5}} \left[ \varphi_{32-2\uparrow} + 2 \varphi_{32-1\downarrow} \right] $
$-\frac{1}{2}$ $\frac{1}{\sqrt{5}} \left[ \sqrt{2} \varphi_{32-1\uparrow} + \sqrt{3} \varphi_{320\downarrow} \right] $
$\frac{1}{2}$ $\frac{1}{\sqrt{5}} \left[ \sqrt{3} \varphi_{320\uparrow} + \sqrt{2} \varphi_{32+1\downarrow} \right] $
$\frac{3}{2}$ $\frac{1}{\sqrt{5}} \left[ 2 \varphi_{32+1\uparrow} + \varphi_{32+2\downarrow} \right] $
$\frac{5}{2}$ $\varphi_{32+2\uparrow}$