Atomare Einheiten

Die atomaren Einheiten (englisch: atomic units, au) bilden ein natürliches Einheitensystem, das hauptsächlich in der Atom- und Molekülphysik und der Theoretischen Chemie benutzt wird. Die atomaren Einheiten gehen von den Eigenschaften des Elektrons im Wasserstoffatom aus. Die atomaren Einheiten sind: * Länge: der Bohrsche Radius * Masse: die Elektronenmasse, nicht zu verwechseln mit der atomaren Masseneinheit * Ladung: die Elementarladung * Energie: die Hartree-Energie * Drehimpuls und Wirkung: die reduzierte Plancksche Konstante * Zeit: Werte in atomaren Einheiten sind formal dimensionslos, Größen, die in SI-Einheiten nicht dimensionslos sind, werden aber üblicherweise durch das formale „Einheitenzeichen“ a.u. gekennzeichnet (die Punkte sind Teil des Einheitenzeichens). . Beispielsweise ist eine Masse von das Doppelte der Elektronenmasse, während eine elektrische Feldstärke von die Feldstärke ist, die in einem Abstand von einem bohrschen Radius von einer Elementarladung herrscht. Die Vakuumlichtgeschwindigkeit hat den Wert , wobei die Feinstrukturkonstante ist. Mit CODATA 2014 wurden die SI-Einheiten für genau diese Grundeinheiten sowie für weitere 18 abgeleitete atomare Einheiten festgelegt. Die Größenordnungen lassen sich mithilfe des Bohrschen Atommodells so interpretieren, dass die Längeneinheit der Radius und die Zeiteinheit die Umlaufzeit der ersten Elektronenbahn ist, sowie die Energieeinheit die doppelte Ionisierungsenergie des H-Atoms. Der Gebrauch von atomaren Einheiten vereinfacht die Schrödingergleichung.Zum Beispiel ergibt sich der Hamilton-Operator für ein Elektron im Wasserstoffatom zu: * in SI-Einheiten: * in atomaren Einheiten: