原子單位

在原子單位制中,一些物理常量的數(shù)值就是1,例如普朗克常數(shù),電子質(zhì)量,元電荷和真空介電常數(shù)。這樣,一些物理公式就可以簡(jiǎn)化為無(wú)單位的形式。例如,薛定諤方程就可以寫成:

在原子單位制中,動(dòng)量等于波數(shù),能量等于頻率。這些關(guān)系可以從動(dòng)量和能量的本征方程推導(dǎo)出來(lái)。例如,一維動(dòng)量的本征方程為:

其中$k$就是原子單位中的動(dòng)量,它和波數(shù)$k=2\pi/\lambda$數(shù)值相同。動(dòng)量的本征態(tài)(已歸一化)為平面波:

這些本征態(tài)就是傅里葉變換中的基底。所以在原子單位中,把波函數(shù)投影到動(dòng)量本征態(tài)上就是做傅里葉變換。
其他物理常量在原子單位下的大小可以通過(guò)國(guó)際單位制和原子單位制之間的換算關(guān)系來(lái)確定。例如,光速$c$在原子單位下的大小為:

其中$\alpha$是精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù),它在原子單位下也是1。類似地,玻爾磁子$\mu_B$在原子單位下的大小為:

其他物理常量在原子單位下的大小也可以用類似的方法推導(dǎo)出來(lái)。下表給出了一些常用物理常量在原子單位下的大小:
轉(zhuǎn)換單位到原子單位
根據(jù)原子單位制的定義,物理單位轉(zhuǎn)換成原子單位的系數(shù)就是物理常數(shù)的倒數(shù)。例如,國(guó)際單位制中的時(shí)間單位秒轉(zhuǎn)換成原子單位制中的時(shí)間單位(原子時(shí)間)的系數(shù)就是哈特里能量除以約化普朗克常數(shù),即:

類似地,國(guó)際單位制中的長(zhǎng)度單位米轉(zhuǎn)換成原子單位制中的長(zhǎng)度單位(玻爾半徑)的系數(shù)就是電子質(zhì)量乘以元電荷的平方除以四倍圓周率乘以真空介電常數(shù)乘以約化普朗克常數(shù)的平方,即:

其他物理量的轉(zhuǎn)換系數(shù)也可以用類似的方法推導(dǎo)出來(lái)。下表給出了一些常用物理量的轉(zhuǎn)換系數(shù):
