Физика. Часть 4. Атомная физика. Терлецкий И.А - 36 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ДВФУ | Владивосток

Составители: 

Рубрика: 

36
Состояния атома, характеризуемые определенными наборами первых двух
квантовых чисел, имеют свои обозначения. Состояния с различными
значениями l имеют названия: l =0 – s-состояния; l =1 – р-состояния; l =2 – d-
состояния; l =3 – f-состояния и т.д. В таблице 1 приведены некоторые из них.
Спин
Вращение электрона вокруг ядра с одной стороны характеризуется
механическим моментом импульса L, с другой – эквивалентно рамке с током. А
всякая рамка с током всегда обладает магнитным моментом p
m
. Эти моменты
пропорциональны между собой (
m
p
r
~
L
r
). Кроме вращения электрона вокруг
ядра может быть и вращение электрона вокруг своей оси (спиновое вращение).
Это утверждение нашло подтверждение во множестве опытов. Такое вращение
электрона характеризуется спиновым моментом импульса и соответствующим
ему спиновым магнитным моментом. Данный механический момент был назван
собственным моментом, или спином. По-английски спин означает
“верчение”. Подобно тому, как с движением Земли вокруг солнца связан ее
орбитальный механический момент, собственный момент планеты можно
связать с ее вращением вокруг своей оси.
Спин электрона L
s
есть векторная величина. Подобно орбитальному
механическому моменту собственный момент ( спин) и его проекция на
физически выделенное направление z квантуются по тому же самому правилу,
как и орбитальный механический момент импульса L (1.59):
(
)
1+= ssL
s
h , (1.61)
где
h
– постоянная Планка; s– спиновое квантовое число, определяющее
модуль собственного момента импульса электрона.
Рис.1.12. Возможные
ориентации собствен-
ного момента импуль-
са электрона
Проекция спина
sz
L
на физически выделенное
направление z
определяется выражением, аналогичным
соотношению (1.60):
h
ssz
mL
=
, (1.62)
где m
s
– магнитное спиновое квантовое число.
На рисунке 1.12 приведены возможные
ориентации собственного момента импульса
sz
L
электрона относительно физически выделенного
направления z .
Численные значения m
s
были определены в опытах
Штерна и Герлаха. Оказалось, что m
s
может принимать
только два значения +
2
1
и -
2
1
.
Необходимость введения спина для электрона появилась при объяснении
опытов Штерна и Герлаха. Они пропускали через сильно неоднородное
h
2
1
h
2
1
−
0
sz
L
z
    Состояния атома, характеризуемые определенными наборами первых двух
квантовых чисел, имеют свои обозначения. Состояния с различными
значениями l имеют названия: l =0 – s-состояния; l =1 – р-состояния; l =2 – d-
состояния; l =3 – f-состояния и т.д. В таблице 1 приведены некоторые из них.


     Спин
     Вращение электрона вокруг ядра с одной стороны характеризуется
механическим моментом импульса L, с другой – эквивалентно рамке с током. А
всякая рамка с током всегда обладает магнитным
                                       r        моментом p m. Эти моменты
                                  r
пропорциональны между собой ( pm ~ L ). Кроме вращения электрона вокруг
ядра может быть и вращение электрона вокруг своей оси (спиновое вращение).
Это утверждение нашло подтверждение во множестве опытов. Такое вращение
электрона характеризуется спиновым моментом импульса и соответствующим
ему спиновым магнитным моментом. Данный механический момент был назван
собственным моментом, или спином. По-английски спин означает
“верчение”. Подобно тому, как с движением Земли вокруг солнца связан ее
орбитальный механический момент, собственный момент планеты можно
связать с ее вращением вокруг своей оси.
     Спин электрона Ls есть векторная величина. Подобно орбитальному
механическому моменту собственный момент ( спин) и его проекция на
физически выделенное направление z квантуются по тому же самому правилу,
как и орбитальный механический момент импульса L (1.59):

                                Ls = h s(s + 1) ,                (1.61)
где h – постоянная Планка; s– спиновое квантовое число, определяющее
модуль собственного момента импульса электрона.
       Lsz z                 Проекция спина Lsz на физически выделенное
                       направление z определяется выражением, аналогичным
       1               соотношению (1.60):
         h
       2                                        Lsz = ms h , (1.62)
         0                   где ms – магнитное спиновое квантовое число.
       1                     На рисунке 1.12 приведены возможные
     − h
       2               ориентации собственного момента импульса Lsz
                       электрона относительно физически выделенного
                       направления z .
Рис.1.12. Возможные          Численные значения ms были определены в опытах
ориентации собствен-
                       Штерна и Герлаха. Оказалось, что ms может принимать
ного момента импуль-
са электрона                                  1      1
                       только два значения + и - .
                                              2      2
     Необходимость введения спина для электрона появилась при объяснении
опытов Штерна и Герлаха. Они пропускали через сильно неоднородное

                                      36

Страницы