1樓:卷今夏侯含巧
與地球圍繞太陽公轉的時候地球也在自轉一樣,電子在圍繞原子核轉的同時也自轉稱為自旋.我們用右手螺旋來定義自旋的方向.滿足的為正向,相反的為負.
學習了原子物理就會知道原子的能級是量子化的,由主量子數n決定.電子自旋也是量子化的,它的自旋量子數s=1/2,1/2表示正向轉,-1/2表示方向為負.
自旋角動量大小為(s(s+1))開方後再乘h/(2*pi)
自旋為1/2
2樓:宇筠鋒
請先看我做的**裡的最後一段話,要想更深入一些瞭解可繼續看**上的推算部分以及下面的一些說明。
粒子的自旋是粒子固有的角動量,是其內稟的屬性,每種粒子都有其固定的大小不會改變。在數值上,粒子的自旋角動量s=[s(s+1)]^(1/2)h'(其中s是自旋量子數,電子質子中子的s=1/2,光子的s=1,介子的s=0;h'=h/(2π),h是普朗克常數)。s是整數還是半整數對粒子的統計性影響很大,著名的泡利不相容原理本質上就是s為半整數的粒子遵循費米-狄拉克統計。
粒子自旋通常都會使它帶有磁矩,這樣它就像一塊小磁鐵,在有梯度的磁場中它就會受力偏轉(打到接收屏上後一般都明顯地分為上下兩條曲線,不是連續的一片)。這應該屬於間接測自旋吧。自旋不僅在大小上是固定不變的,它在空間的任意方向上的投影的大小也只能取兩個固定的數值——±sh'。
這兩點都與巨集觀物體的旋轉大不相同,後者的角動量不論是總的大小還是它在某方向上投影的大小都是連續可變的,而粒子則是固定的或量子化的。由於粒子沒有「形狀」和「大小」,其「自轉線速度」和「自轉角速度」都是沒有意義的。
粒子的自旋是除了它的三維外部空間的自由度以外的內部空間的第四個自由度,這個自由度上只有±sh'這兩個分立的取值。不像空間座標那樣可以連續取值。最初是實驗逼得人們認識到這一點的,後來狄拉克構建了著名的狄拉克方程,這是一個關於自由帶電粒子的滿足狹義相對論要求——在洛侖茲變換下不變的波動方程,它自動給出了電子的自旋及其分量的分立取值。
量子力學給出的諸多結論連同量子力學本身都是匪夷所思的。玻爾曾說:「如果誰沒被量子力學搞得頭暈,那他就一定是不理解量子力學。
」愛因斯坦說:「我思考量子力學的時間百倍於廣義相對論,但依然不明白。」費曼說:
「我們知道它如何計算,但不知道它為何要這樣去計算,但只有這樣去計算才能得出既有趣又有意義的結果。」(原話可能有出入,大意如此)
來看看數學上是怎樣描述自旋的!儘管看完之後仍不免糊塗,但我想那會是有一些啟發作用的,若還能從中體會到數學的奇妙就更好了。
量子力學認為物理系統的一切資訊都已包含在確知的波函式ψ中,為了提取其中的有用資訊,量子力學把所有在它看來是有意義的物理量都「重塑」為相應的算符——一系列四則運算複數運算微分運算矩陣運算等運算規則的序列,然後將算符f作用在ψ上,找到適當的ψ(這樣的ψ一般都不只一個)使得:fψ=fψ(f是相同的情況下,滿足上述關係的ψ可有多個,每個ψ可對應著不同的實數f;這樣的ψ稱為本徵函式,f稱為本徵值),那麼,f就是f所對應的物理量在測量時可能測得的數值,測得f的概率可由與f對應的ψ算出。(自旋的計算事例見**,其中有涉及到「自旋為1/2的粒子是怎麼能轉兩圈才能和不轉一樣」的問題。)
3樓:匿名使用者
為什麼有這樣的特性,這得問上帝去,不過我可以幫你理解轉兩圈怎麼回事。
你做一根麥比烏斯圈,用一根長紙條,扭轉180度後粘成一個圈。
(baidu百科關於麥比烏斯圈的介紹
可以看到,當你在某一面走過一圈後,回到的並不是它原來的起點,而是起點的背面,只有轉過兩圈之後才回到原點。這就類似於自旋1/2。
至於為什麼物理學家說電子自旋1/2,那是由實驗結果得到的。除了電子之外,質子、中子的自旋也是1/2。
希望這對你有幫助。
4樓:匿名使用者
在量子力學中,自旋是與粒子相關的內稟角動量。自旋角動量是系統的一個可觀測量,它在空間中的三個分量和軌道角動量一樣滿足相同的對易關係。每個粒子都具有特有的自旋。
粒子自旋角動量遵從角動量的普遍規律(如圖),s為自旋角動量量子數 ,s= 0,1/2, 1,3/2,……。自旋為半奇數的粒子稱為費米子,服從費米 - 狄拉克統計;自旋為0或整數的粒子稱為玻色子,服從玻色-愛因斯坦統計 。複合粒子的自旋是其內部各組成部分之間相對軌道角動量和各組成部分自旋的向量和,即按量子力學中角動量相加法則求和。
已發現的粒子中,自旋為整數的,最大自旋為4;自旋為半奇數的,最大自旋為3/2。 電子的自旋是1/2,光子的自旋是1。
斯特恩-蓋拉赫實驗是自旋概念的實驗基礎。
基本粒子(如電子)圍繞本身的軸進行的迅速轉動或這種粒子的體系在其軌道運動中的迅速轉動,這種轉動與可測量的角動量和磁距相對應。
5樓:櫻靈含
自旋不是巨集觀意義上的自主旋轉,而是表達微觀世界基本粒子所處空間的扭曲度。在這樣的空間,基本粒子轉兩圈才跟原來一樣很正常!因為那裡的空間被扭曲了。
我考慮了很久沒想明白
即可以想象成是兩個旋轉的疊加.
6樓:幫助民間科學家
你是看時間簡史看到的自旋為1/2不是轉兩圈和原來一樣,那是在科普上可以這樣理解,事實上自旋涉及不到粒子的轉動,只是象質量電荷一樣是粒子的固有性質。
7樓:匿名使用者
自旋在非相對論量子力學裡是直接作為實驗事實引入的, 因為薛定諤方程沒能包含自旋.(因為自旋純粹是量子效應) 自旋在相對論量子力學裡是被包含在狄拉克方程裡的, 可以解出來的
白話解釋一下電子自旋問題?什麼是自旋1,什麼是自旋1/2?怎樣理解?
8樓:匿名使用者
通俗地說就是在實驗中發現別管他就行。某些現象只有假設電子像地球一樣自旋才能解釋,但是又與地球自旋不一樣,電子的自旋是整數值,你可以淡化自旋這個概念,電子的自旋後面經計算是1/2,而質子是1,還有些粒子的自旋大於一。具體我建議你看一下格里菲斯的量子力學中文版關於自旋的章節。
9樓:匿名使用者
電子的自旋是一個純粹的量子效應,在巨集觀世界中無法找到對應的現象。自旋也不是真正的像地球自轉那樣旋轉。這個是純粹的量子效應,沒辦法用白話解釋,只能用數學語言表述。
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