第七章自旋與全同粒子§7-1電子自旋

§7-2電子的自旋算符和自旋函數(shù)§7-3正常塞曼效應(yīng)§7-4兩個角動量的耦合§7-5全同粒子的特性§7-6全同粒子體系的波函數(shù)泡利原理§7-7兩個電子的自旋函數(shù)§7-1電子自旋知識點教學(xué)目標(biāo)電子自旋的實驗依據(jù)電子自旋的特點記住電子自旋的實驗依據(jù)。熟悉電子自旋的特點。本節(jié)內(nèi)容1電子自旋的實驗依據(jù)2電子自旋的特點1電子自旋的實驗依據(jù)2電子自旋的特點電子存在自旋的實驗依據(jù)光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)：堿金屬光譜的雙線結(jié)構(gòu)（比如，鈉原子的波長為589.3nm的光譜線由波長為589.0nm和589.6nm兩條組成）。1921年完成的斯特恩-蓋拉赫實驗是為了測原子磁矩，但卻直接證實了電子自旋的存在。反常塞曼效應(yīng)：弱磁場中，原子的一條光譜線會分裂成偶數(shù)條譜線。斯特恩-蓋拉赫實驗：單價原子（如銀原子和氫原子等）束通過非均勻磁場后分裂為兩束。原理：非均勻磁場對磁矩有力和力矩作用；從原子爐發(fā)出的原子的磁矩取向各不相同，在非均勻磁場的作用下會發(fā)生不同程度和方向的偏轉(zhuǎn)，落到不同的位置上。1電子自旋的實驗依據(jù)2電子自旋的特點斯特恩-蓋拉赫實驗原子受力如圖，原子爐發(fā)出基態(tài)氫原子束。磁矩為的原子進入磁場時與磁場的相互作用能量為1電子自旋的實驗依據(jù)2電子自旋的特點偏轉(zhuǎn)距離通過測量Δz，得到Mz實驗結(jié)果：底片上只有兩條原子沉積，且對應(yīng)的磁矩大小分別為MB稱為玻爾磁子原子通過磁場時的平均時間爐子蒸發(fā)出的原子的平均速率最初，人們認(rèn)為自旋是電子的機械轉(zhuǎn)動。但理論計算表明，如果電子自轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)動速度將超過光速！所以自旋不是機械轉(zhuǎn)動，它是電子的一種新的固有的運動狀態(tài)。1電子自旋的實驗依據(jù)2電子自旋的特點1925年，烏倫貝克和古德斯密特提出了電子自旋的假設(shè)。自旋具有角動量量綱。解釋結(jié)果分析不是軌道磁矩，因為體系處于基態(tài)，所以軌道磁矩為零；也不是核磁矩，因為核磁矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于MB。電子有一個固有（內(nèi)稟）磁矩，它在任何方向上的分量只能取兩個數(shù)值±MB。電子自旋角動量在空間任意方向（比如z方向）的投影只能取兩個數(shù)值電子自旋磁矩與自旋角動量的關(guān)系是1電子自旋的實驗依據(jù)2電子自旋的特點磁矩與角動量關(guān)系電子軌道磁矩與軌道角動量的關(guān)系是自旋角動量自旋角動量也具有其它角動量的共性，即滿足同樣的對易關(guān)系1電子自旋的實驗依據(jù)2電子自旋的特點注意電子具有自旋角動量這一特點純粹是量子特性，不能用經(jīng)典力學(xué)來解釋。它是電子本身的內(nèi)稟屬性，是電子內(nèi)部狀態(tài)的表征，標(biāo)志著電子還有一個新自由度。ABCD提交26-1下面關(guān)于電子自旋角動量說法錯誤的是電子自旋角動量在空間任意方向的投影只能取兩個數(shù)值。