408 Chapter 14Partial differential equations
The graphs of these are shown in Figure 14.4. The number of radial nodes (spherical
nodal surfaces of the total wave function) isn 1 − 1 l 1 − 1 1, excluding the zero atr 1 = 10 when
l 1 > 10.
The energy
The allowed values of the energy are obtained from (14.75); whenλ 1 = 1 n, α 1 = 1 Z 2 nand
E 1 =−α
2
- Therefore
, n 1 = 1 1, 2, 3, = (14.82)
The number nis called the principal quantum number.
The total wave function
The total solutions of the Schrödinger equation for the bound states of the hydrogen-
like atom are
E
Z
n
n
=−
2
2
2
...............................................................................................................................
..
...
..
...
...
..
...
..
..
...
...
..
...
..
..
...
...
..
...
..
..
...
...
..
...
..
..
...
...
..
...
..
..
...
...
..
...
..
..
...
...
..
...
..
..
...
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
..
..
..
..
...
..
........
2
07
r
1 s
...
..
...
..
...
..
...
..
...
...
..
..
...
..
...
...
..
..
...
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
...
..
...
..
..
...
...
..
...
..
...
..
...
..
...
...
..
...
..
...
..
...
..
...
...
..
...
..
...
...
..
...
...
..
...
...
..
...
...
...
....
...
....
.....
........
..............
....................... ........................................................................................................................................................................................................................
..
...
..
...
...
..
..
...
..
...
...
..
..
...
..
...
...
..
..
...
..
...
...
..
..
...
..
...
...
..
..
...
..
...
...
..
..
...
..
...
...
..
..
...
..
...
...
..
..
...
...
..
...
..
..
...
...
..
...
..
..
...
...
..
...
..
..
...
...
..
...
..
..
...
...
..
...
..
..
...
...
..
...
..
..
...
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
..
..
..
..
...
..
0 14
r
........
1
√
2
2 s
2 p
...
..
...
..
...
..
...
..
...
...
..
..
...
..
...
...
..
..
...
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
...
..
..
...
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
...
..
..
...
...
..
...
..
...
..
...
..
...
...
..
...
..
...
...
..
...
..
...
..
...
...
..
...
...
...
...
...
...
....
.......
........
.........
........
......
......
.......
.......
........
..........
............
................
.....................................
..
..
...
..
...
...
..
...
...
..
...
...
..
...
...
...
...
....
................
......
.....
....
.....
....
.....
.....
.....
.....
.....
......
......
........
.........
...........
..................
.................................
............. ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
..
...
..
...
...
..
..
...
..
...
...
..
..
...
..
...
...
..
..
...
..
...
...
..
..
...
..
...
...
..
..
...
..
...
...
..
..
...
..
...
...
..
..
...
..
...
...
..
..
...
...
..
...
..
..
...
...
..
...
..
..
...
...
..
...
..
..
...
...
..
...
..
..
...
...
..
...
..
..
...
...
..
...
..
..
...
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
..
..
..
..
...
..
0 21
r
........
2
3
√
3
3 s
3 p
3 d
...
..
...
..
...
..
...
..
...
...
..
..
...
..
...
...
..
..
...
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
...
..
..
...
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
...
..
..
...
...
..
...
..
...
..
...
..
...
...
..
...
..
...
..
...
..
...
...
..
...
...
..
...
...
..
...
...
...
....
................
......
....
....
....
....
....
....
....
.....
....
.....
.....
......
.......
.......
...............
..................................
...........................
.....................
.......................
................................
..
..
...
..
...
...
..
...
..
...
..
...
...
..
...
...
...
....
....
.......
.....
.....
...
....
....
...
...
....
...
...
....
...
....
...
....
....
....
....
....
.....
....
......
.......
.........
.........................................................
...................
......................
......................
..............................
...........
.......
.......
......
.....
.....
.....
......
......
.........
...........
..............................
.................
...............
.............
..............
................
................
.....................
................................
................................
Figure 14.4
Table 14.2 Radial functions R
n,l
(ρ), ρ= 2 Zr 2 n
nl Name R
n,l
(ρ)
10 1 s 2 Z
322
e
−ρ 22
20 2 s
21 2 p
30 3 s
31 3 p
32 3 d
1
930
32 2 2
Zeρ
−ρ
1
96
4
32 2
Ze()−
−
ρρ
ρ
1
93
66
32 2 2
Ze()−+
−
ρρ
ρ
1
26
32 2
Zeρ
−ρ
1
22
2
32 2
Ze()−
−
ρ
ρ