第七章自旋与全同粒子
第七章 自旋与全同粒子
71电子自旋 电子自旋的实验现象 1.斯特恩-盖拉赫实验
7.1 电子自旋 一、电子自旋的实验现象 1.斯特恩-盖拉赫实验
p N-S磁铁之间为不均匀磁场 K:氢原子源H原子束经狭缝准直后, 穿过不均匀B,屏上两条黑线 事先确定:氢原子处于S态,测量此时H原子 是否有磁矩,若有多大?
1） z p o k N-S磁铁之间为不均匀磁场 K:氢原子 源,H原子束经狭缝准直后, 穿过不均匀B,屏上两条黑线。 事先确定：氢原子 处于S态，测量此时H原子 是否有磁矩，若有多大？
2)设原子磁矩为M,则它在外磁场B中的势能为 U=-M.B=-MB cos 6, 6=(M, B) 原子在外磁场中偏转受力(沿Z方向分量) aU OB (2) M-=cos 6 aZ aZ 如果原子磁矩方向能够在空间任意取向, 则cos可以在-1,+1]间变化。这样P处 的底上应当出现连续分布的带状粒子痕迹。 实验结果:两条分立的线,对应cos=±1 (空间量子化)
2）设原子磁矩为M，则它在外磁场B中的势能为 cos , ( , ) U M B MB M B = − = − = z 原子在外磁场中偏转受力（沿Z方向分量） cos z z U B F M Z Z = − = （1） （2） 如果原子磁矩方向能够在空间任意取向， 则 可以在[-1，+1]间变化。这样P 处 的底上应当出现连续分布的带状粒子痕迹。 实验结果：两条分立的线，对应 。 （空间量子化） cos cos 1 =
3)实验解释: 氢原子处于S态时l=0轨道角动量平方(1+1)h2=0, Z分量L=mh,m=0,±1,±l meh M=M m=0 2 ∵.M=0 在此状态下,原子轨道角动量及轨道磁矩均为0。 如果仍发现现有磁矩,必为其他磁矩, 设为“自旋”,内禀角动量,内禀磁矩
3）实验解释： ( ) 2 0, 1 0, , 0, 1, , , , 0 2 0 z z z l l l Z l m m l me M M m M = + = = = = = − = = 氢原子处于S态时 轨道角动量平方 分量 在此状态下，原子轨道角动量及轨道磁矩均为0。 如果仍发现现有磁矩，必为其他磁矩， 设为“自旋”，内禀角动量，内禀磁矩