电子自旋磁矩的电子自旋和自旋磁矩
其中hbar=h2π,h为E普朗克常量.按照量子理论,电子自旋角动量pqs的大小为SS(S+1)hbar,自旋磁矩μqs=-gsμBpqs?。式中:s称为自旋量子数,其值E恒为12;gs=2,称为电子自旋的朗德因子;负号表示μqs与Epqs的方向相反.它们在空间任选方向z(譬如外加磁场方向)的分量各为psz=mshar和μsz=μB0。式中ms=±12,称为自rE旋磁量子数.ms的取值表明,电子只有方向相反的两种自旋状态.由于电磁辐射的修正,实际磁矩μe与μsz稍有差异.实验测量和量子电动力学的理论计算值分别为μe=10015965209μB,Fμe=100159652460μB。F实验和理论都如此精确,并且符合程度如此之好,是物理学领域中所罕见的.自旋假设是根据一系列实验事实提出,并被大量实验证明是正确的.例如碱金属原子光谱的双线结构,塞曼效应,施特恩—格拉赫实验等等.电子自旋与外界条件无关,纯属电子内在的固有属性.而且并无“自旋”之意,决不可按照与空间坐标对应的轨道角动量的方式理解,即不能把“自旋”简单地理解为“绕自身轴的旋转”。电子的自旋和自旋磁矩可以从相对论量子力学方程解出来,可见,自旋运动是纯相对论性量子力学概念,找不到任何经典理论的对应物.电子是否有结构?自旋和自旋磁矩是否与其结构有联系?尚在探索之中.
自旋是粒子的内禀属性,是一个没有经典对应物的量,通俗地说,就是你不能用任何经典的模型去描述它,那种把自旋看成是粒子绕自身轴线旋转的模型早在它刚被提出来不久之后就被证明是错误的(尽管最早提出自旋假设的人曾经使用这个模型,但是在当时就被海森堡无情的否定)。自旋具有角动量的性质,完全可以比照轨道角动量去研究它。
从相对论量子力学来看,自旋是一种相对论效应。
简言之,自旋就是微观粒子的固有属性,它没有任何经典对应物,在经典世界中找不到任何与它相类似的东西。
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