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电子为什么自旋,如何理解电子的自旋

来源:整理 时间:2022-05-28 13:25:46 编辑:科技知识 手机版

进一步研究表明,不仅电子有自旋,中子、质子、光子等所有微观粒子都有自旋,只是数值不同。电子的自旋实际上是微观粒子的一种性质。这是大家认为电子会自旋的时候都想知道的问题,都想知道是什么原因导致它自旋的。回到电子的变化,比如电子烟在阳光下的熄灭,生化反应,燃烧,爆炸等。,都是电子的类型发生变化,引起其他事物发生变化的过程。如前所述,形成电子的物质基础是被改变电子的原始空间运动动力学。它们能在哪里被创造出来并从能量状态转化为物体状态?它们的位置主要出现在恒星之间的动态平衡区。恒星的能量主要是由恒星自旋产生的内压导致自身电子变形而产生的。因为恒星的自旋是内部环境,恒星的外部环境是恒星的外部环境,但它们是星系的内部环境。恒星变化多少由你决定,而且必须与星系同步,星系必须与多星系超多星系同步,这就导致了恒星的寿命不同。所以,恒星发光的原因不是燃烧或者核聚变那么简单。

自旋是什么概念,为什么要用1/2表示电子的自旋?

自旋(spin)字面的意思是自己围绕自己转的意思。有一种常见的类比,把电子的轨道运动类比为行星围绕太阳旋转的轨道运动,而把自旋类比为行星自己围绕自己转的运动,这种类比很形象,但可惜是错的。在量子力学中,电子的运动是用波函数来描述的,严格说讲电子能围绕原子核做轨道运动也不对,我们可以用一系列复函数ψ(x,y,z)来描述电子在原子中的运动状态,这些波函数可以按照主量子数n,角量子数l和磁量子数m进行分类。

粗略的说n反映了电子离原子核的远近,l反映了电子本身具有轨道角动量的大小,而m反映了电子轨道角动量在z方向的投影的大小,如果l和m的取值不为0,电子将在z方向上具有非0的磁矩。磁矩就相当于是一个小的磁铁,如果电子的磁矩不为0的话,我们很容易通过物理实验检测出来,比如塞曼效应,比如斯特恩-盖拉赫实验等。

斯特恩-盖拉赫实验的核心是非均匀磁场,z方向具有不同磁矩的原子会在非均匀磁场中受到不同的力,然后分开出射,换句话说我们可以根据原子束分开的大小(及其他实验参数)来倒推出原子中电子的磁矩在z方向上的取值,在量子力学中,电子在原子核附近的运动是可以严格求解的,求出来的结果是l等于0和正整数,m的取值是-l,-(l-1),...,0,1,2,...,l,对相同的l,m的取值有2l 1种取值的可能性。

这意味着斯特恩-盖拉赫实验中原子束的分裂只能是奇数条,但斯特恩和盖拉赫对银原子的实验表明,银原子束分裂成了两条。这说明m的取值是两种可能性,一个合理的猜测是银原子中的外层电子具有自旋角动量s等于1/2,自旋角动量在z方向的取值是-1/2和1/2两种取值的可能性,但我们没法把s=1/2归结于有限大小的电子自己围绕自己旋转的后果(地球自转的图像)。

因为只要假设电子具有有限的大小,这个量子力学方程对角动量的解只能导致整数解,而我们现在需要的是1/2,这个问题最终要等到狄拉克写出电子的相对论性量子力学方程才算解决。我们一般用一个二分量的列向量来表示自旋1/2,比如:我们发现这里对α和β,确实周期是4π,也就是科普书中常说的转两圈回到初始状态,这里所谓转两圈是表示自旋的波函数(态矢量)经历了一个α-

文章TAG:电子为什么自旋自旋电子理解

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