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Il numero quantico magnetico mℓ determina come un orbitale è orientato nello spazio tridimensionale. Per un sottoguscio p con ℓ = 1, i tre valori possibili mℓ = −1, 0, +1 corrispondono rispettivamente agli orbitali px, py e pz, ciascuno rivolto lungo un asse spaziale diverso. Per un sottoguscio d (ℓ = 2), sono permessi cinque valori: mℓ = −2, −1, 0, +1, +2, corrispondenti ai cinque orbitali d con le loro forme spaziali caratteristiche.
Il significato fisico di mℓ diventa più evidente in presenza di un campo magnetico esterno. Quando gli atomi vengono posti in un campo magnetico, gli orbitali con diversi valori di mℓ acquisiscono energie leggermente differenti, causando la divisione delle righe spettrali in più componenti. Questo fenomeno, noto come effetto Zeeman, ha fornito una delle prime conferme sperimentali del momento angolare orbitale quantizzato.
In chimica e fisica pratiche, conoscere i valori permessi di mℓ aiuta a determinare la degenerazione dei sottogusci: un sottoguscio s (ℓ = 0) ha un solo orbitale, un sottoguscio p ne ha tre, uno d ne ha cinque e uno f (ℓ = 3) ne ha sette. Questa molteplicità orbitale controlla direttamente come gli elettroni riempiono i sottogusci atomici e governa le proprietà magnetiche, il comportamento di legame e la scissione del campo cristallino nei complessi dei metalli di transizione.
Il numero quantico magnetico mℓ specifica l'orientazione di un orbitale atomico nello spazio. Assume valori interi da −ℓ a +ℓ, dove ℓ è il numero quantico azimutale.
Per un sottoguscio d, ℓ = 2, quindi mℓ può essere −2, −1, 0, +1 o +2, dando cinque orientazioni orbitali possibili e spiegando perché esistono cinque orbitali d.
L'effetto Zeeman è la scissione delle righe spettrali in un campo magnetico. Ogni valore di mℓ corrisponde a un'orientazione orbitale diversa e a un'energia leggermente diversa nel campo magnetico, producendo la scissione osservata.
No. Il numero quantico magnetico è sempre un intero, che va da −ℓ a +ℓ incluso. I valori non interi non sono fisicamente permessi per il momento angolare orbitale.
Mentre mℓ descrive l'orientazione spaziale di un orbitale, ms descrive lo stato di spin intrinseco dell'elettrone stesso, assumendo solo i valori +½ o −½ indipendentemente dall'orbitale.