Главное квантовое число. определяет энергию электрона

определяет энергию электрона. Множество состояний с одинаковым называется слоем и обозначается, соответственно: K, L, M, N,…

Орбитальное квантовое число l определяет модуль момента импульса электрона. С учетом , находим

.

Множество состояний с одинаковым называется оболочкой и обозначается, соответственно: s, p, d, f,…

Магнитное квантовое число определяет проекцию момента импульса электрона. Число состояний с одинаковым l равно .

Основное состояние: , , .

Полная энергия следует из (5.21)

, (5.26)

где

– энергия основного состояния атома водорода. Энергия не зависит от l и m. Кратность вырождения состояния n равна числу состояний с одинаковым n, тогда без учета спина электрона получаем

.

Радиальная функция. Учитывая , и полагая , из (5.25) получаем

. (5.27)

Выполняется условие нормировки

, . (5.28)

Для атома водорода находим

, , ;

,

– основное состояние,

, ,

. (5.30)

Состояния нормированы

. (5.31)

Ридберговский атом имеет высоковозбужденное состояние электрона с квантовыми числами . Для возбуждения атома используется лазер с перестраиваемой частотой. Далее состояние преобразуется в волновой пакет кратковременным облучением атома микроволновым излучением, что приводит к локализации электрона. К такому состоянию применима квазиклассическая теория атома Бора. Размер ридберговского атома достигает макроскопических величин. Получены возбужденные состояния атома калия с диаметром траектории электрона ~1 мм, что соответствует . Частоты переходов между соседними состояниями с большими квантовыми числами находятся в микроволновой области, а не в оптической, как для низко возбужденных состояний. Электрический дипольный момент атома P_E пропорционален его размеру, поэтому велика энергия взаимодействия атома с внешним электрическим полем .