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【量基】如果你不知道自旋

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自旋磁量子数用ms表示。除了量子力学直接给出的描写原子轨道特征的三个量子数n、l和m之外,还有一个描述轨道电子特征的量子数,叫做电子的自旋磁量子数ms。原子中电子除了以极高速度在核外空间运动之外,也还有自旋运动。电子有两种不同方向的自旋,即顺时针方向和逆时针方向的自旋。 它决定了电子自旋角动量在外磁场方向上的分量。
(如果你不有所了解,那你将要无法判断


1楼2014-06-14 13:14回复
    楼上是两种不同方向的自旋图
    自旋磁量子数用ms表示。除了量子力学直接给出的描写原子轨道特征的三个量子数n、l和m之外,还有一个描述轨道电子特征的量子数,叫做电子的自旋磁量子数ms。原子中电子除了以极高速度在核外空间运动之外,也还有自旋运动。电子有两种不同方向的自旋,即顺时针方向和逆时针方向的自旋。 它决定了电子自旋角动量在外磁场方向上的分量。ms=±1/2。
    (先说概念


    2楼2014-06-14 13:15
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      通常用向上和向下的箭头来代表,即↑代表正方向自旋电子,↓代表逆方向自旋电子。(说的俗一点、就把它当个矢量


      3楼2014-06-14 13:15
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        自旋量子数是描写电子自旋运动的量子数。
        知道量子数?
        (量子数是量子力学中表述原子核外电子运动的一组整数或半整数。因为核外电子运动状态的变化不是连续的,而是量子化的,所以量子数的取值也不是连续的,而只能取一组整数或半整数。量子数包括主量子数n、角量子数l、磁量子数m和自旋量子数ms四种,前三种是在数学解析薛定谔方程过程中引出的,而最后一种则是为了表述电子的自旋运动提出的。)


        4楼2014-06-14 13:15
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          自旋量子数
          是电子运动状态的第四个量子数。1921年,德国施特恩(Otto Stern,1888—1969)和格拉赫(Walter Gerlach,1889—1979)在实验中将碱金属原子束经过一不均匀磁场射到屏幕上时,发现射线束分裂成两束,并向不同方向偏转。这暗示人们,电子除了有轨道运动外,还有自旋运动,是自旋磁矩顺着或逆着磁场方向取向的结果。于是1925年荷兰物理学家乌仑贝克(George Uhlenbeck,1900—)和哥希密特(Goudsmit,1902—1978)提出电子有不依赖于轨道运动的、固有磁矩(即自旋磁矩)的假设。自旋量子数s≡1/2,它是表征自旋角动量的量子数,相应于轨道角动量量子数。自旋磁量子数ms才是描述自旋方向的量子数。ms= 1/2,表示电子顺着磁场方向取向,用↑表示,说成逆时针自旋;ms=-1/2表示逆着磁场方向取向,用↓表示,说成顺时针自旋。当两个电子处于相同自旋状态时叫做自旋平行,用符号↑↑或↓↓表示。当两个电子处于不同自旋状态时,叫做自旋反平行,用符号↑↓或↓↑表示。
          直接从Schrödinger方程得不到第四个量子数——自旋量子数ms,它是根据后来的理论和实验要求引入的。精密观察强磁场存在下的原子光谱,发现大多数谱线其实由靠得很近的两条谱线组成。这是因为电子在核外运动,还可以取数值相同,方向相反的两种运动状态,通常用↑和↓表示。


          5楼2014-06-14 13:16
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            基本粒子的自旋
            对于像光子、电子、各种夸克这样的基本粒子,理论和实验研究都已经发现它们所具有的自旋无法解释为它们所包含的更小单元围绕质心的自转(参见经典电子半径)。由于这些不可再分的基本粒子可以认为是真正的点粒子,因此自旋与质量、电量一样,是基本粒子的内禀性质。
            在量子力学中,任何体系的角动量都是量子化的,其取值只能为:

            其中 h 是约化普朗克常数,而自旋量子数是整数或者半整数(0, 1/2, 1, 3/2, 2,……),自旋量子数可以取半整数的值,这是自旋量子数与轨道量子数的主要区别,后者的量子数取值只能为整数。自旋量子数的取值只依赖于粒子的种类,无法用现有的手段去改变其取值(不要与自旋的方向混淆,见下文)。
            例如,所有电子具有 s = 1/2,自旋为1/2的基本粒子还包括正电子、中微子和夸克,光子是自旋为1的粒子,理论假设的引力子是自旋为2的粒子,理论假设的希格斯玻色子在基本粒子中比较特殊,它的自旋为0。


            6楼2014-06-14 13:16
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              亚原子粒子的自旋
              对于像质子、中子及原子核这样的亚原子粒子,自旋通常是指总的角动量,即亚原子粒子的自旋角动量和轨道角动量的总和。亚原子粒子的自旋与其它角动量都遵循同样的量子化条件。
              通常认为亚原子粒子与基本粒子一样具有确定的自旋,例如,质子是自旋为1/2的粒子,可以理解为这是该亚原子粒子能量低的自旋态,该自旋态由亚原子粒子内部自旋角动量和轨道角动量的结构决定。
              利用第一性原理推导出亚原子粒子的自旋是比较困难的,例如,尽管我们知道质子是自旋为1/2的粒子,但是原子核自旋结构的问题仍然是一个活跃的研究领域。


              7楼2014-06-14 13:17
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                原子和分子的自旋
                原子和分子的自旋是原子或分子中未成对电子自旋之和,未成对电子的自旋导致原子和分子具有顺磁性。


                8楼2014-06-14 13:17
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                  自旋与统计
                  粒子的自旋对于其在统计力学中的性质具有深刻的影响,具有半整数自旋的粒子遵循费米-狄拉克统计,称为费米子,它们必须占据反对称的量子态(参阅可区分粒子),这种性质要求费米子不能占据相同的量子态,这被称为泡利不相容原理。另一方面,具有整数自旋的粒子遵循玻色-爱因斯坦统计,称为玻色子,这些粒子可以占据对称的量子态,因此可以占据相同的量子态。对此的证明称为自旋统计理论,依据的是量子力学以及狭义相对论。事实上,自旋与统计的联系是狭义相对论的一个重要结论。


                  9楼2014-06-14 13:17
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                    自旋磁量子数吧
                    单纯的自旋量子数 不需要取负值. 表征其空间取向的 磁量子数, 可以是负值.
                    质子 电子等许多粒子的 自旋量子数 是 1/2
                    但也有其它粒子的自旋不是1/2
                    比如 玻色子, 自旋值 是 整数 , 0 或 1
                    还有 一些费米子, 自旋量子数 是 3/2 (我记不清是什么粒子了, 如果你特别需要知道, 请说一声, 我可以给你查下)
                    但无论怎样, P =3 时, 其磁量子数 为 3 2 1 0 -1 -2 -3 ,不含 3/2
                    只有当 P 本身是半整数时, 其磁量子数才可以是半整数
                    ====================

                    2P 层, 如果填着3个电子
                    每个电子的自旋量子数当然是 1/2
                    但整个壳层的自旋量子数 不是一种种可能。
                    如果是 LS 耦合方式,那么基态时,整个壳层的总自旋量子数 时 1/2 + 1/2 + 1/2 = 3/2。 但激发态 的总自旋量子数可以是 1/2 + 1/2 - 1/2 = 1/2
                    还可以是 1/2 -1/2 -1/2 = -1/2
                    但 1/2 和 -1/2 是简并的(这个术语 明白否呢)
                    至于 3d5 也同样道理
                    基态时 总自旋 S = 5/2
                    每个电子自旋始终是 s = 1/2
                    激发态时 , 总自旋值 有多种可能


                    10楼2014-06-14 13:17
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                      不错,又新学到了不少


                      IP属地:云南来自Android客户端11楼2014-06-14 13:21
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                        正好我看到哪个吧有个蠢人在问什么是自旋


                        来自iPhone客户端12楼2014-06-15 11:47
                        收起回复
                          一种知乎既视感。。但,顶楼主!!!


                          IP属地:黑龙江来自Android客户端13楼2014-06-16 23:26
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                            OvO高中生表示居然看懂了


                            来自Android客户端14楼2014-07-15 17:27
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                              自己写的还是从哪里抄的……什么顺时针逆时针360度180度,误人子弟么……


                              15楼2014-07-18 14:00
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