Элементы квантовой, атомной и ядерной физики. Полицинский Е.В. - 60 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

60
спектральные линии атома водорода обнаруживают тонкую структуру
(являются дублетами) даже в отсутствие магнитного поля.
Для объяснения тонкой структуры спектральных линий, а также
ряда других трудностей в атомной физике американские физики Д.
Уленбек и С. Гаудсмит предположили, что электрон
обладает собст-
венным неуничтожимым механическим моментом импульса, не
связанным с движением электрона в пространстве, спином.
Спин электрона (и всех других микрочастиц) – квантовая величи-
на, у неё нет классического аналога; это внутреннее неотъемлемое свой-
ство электрона, подобное его заряду и массе.
Если электрону приписывается собственный механический момент им-
пульса (спин) Ls, то ему соответствует собственный магнитный момент
рms. Согласно общим выводам квантовой механики, спин квантуется по
закону
( 1)
S
L s s
= ⋅ +
ℏ
(89),
где s – спиновое квантовое число.
По аналогии с орбитальным моментом импульса, проекция L
sz
спина квантуется так, что вектор L
s
может принимать 2s+1 ориентации.
Так как в опытах Штерна и Герлаха наблюдались только две ориента-
ции, то 2s+1=2, откуда s= ½ . Проекция спина на направление внешнего
магнитного поля, являясь квантованной величиной, определяется выра-
жением
sz s
L m
= ⋅
ℏ
(90),
где m
s
– магнитное спиновое квантовое число. Оно может иметь только
два значения: m
s
= ± ½ .
Таким образом, опытные данные привели к необходимости харак-
теризовать электроны (и микрочастицы вообще) добавочной внутрен-
ней степенью свободы. Поэтому для полного описания состояния элек-
трона в атоме необходимо наряду с главным, орбитальным и магнитным
квантовыми числами задавать еще магнитное спиновое квантовое чис-
ло.
2.6. Принцип неразличимости тождественных частиц.
Фермионы и бозоны
Если перейти от рассмотрения движения одной микрочастицы
(одного электрона) к многоэлектронным системам, то проявляются осо-
бые свойства, не имеющие аналога в классической физике. Пусть кван-
тово-механическая система состоит из одинаковых частиц, например
электронов. Все электроны имеют одинаковые физические свойства –
массу, электрический заряд, спин и другие внутренние характеристики

Страницы