量子—电子自旋与pauli原理

《量子—电子自旋与pauli原理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、§3电子自旋与Pauli原理1.自旋量子数S和自旋磁量子数ms波函数的定量描述自旋角动量自旋量子数自旋角动量Z方向投影自旋磁量子数自旋磁矩ge=2.00232电子自旋因子自旋磁矩Z轴投影2自旋的由来理论一般说所需量子数=问题的维数,三维空间中描写电子是充分的。但是Einstein提出相对论,指出时间是第四维，原子中电子速度接近光速,应有四个量子数。相对论+Schrödinger方程=Dirac方程(四维)有第四个量子数。7第四个量子数对应什么？经验Uhlenback,GoudSmit,提出电子具有不依赖于轨道运动

2、的固有磁矩的假设。电子固有的角动量,的态也有角动量,比做经典的自旋。引入自旋角动量实验：Stern-Gerlach实验碱金属原子(基态银)射线束,在磁场中分裂并发生偏移,分裂总为偶数。(基态H)S轨道上仅有一个电子，且轨道磁矩7分裂不是轨道磁矩,而且轨道磁矩分裂为,总为奇数。这里固有磁矩只有两个取向，顺磁场和逆磁场，大小一样。规定：自旋量子数自旋角动量大小自旋角动量在磁场方向的分量由方向的自旋量子数来决定表示：态态7自旋平行空间分布：自旋反平行自旋磁矩电子自旋固子看法：把电子的部分角动量看作是由于电子自旋而引起的

3、，只不过是一种简化了直观图象。实际原因并不清楚。3．电子的完全波函数，不能由方程直接求出，自旋波函数为的本征函数7它们也是正交归一的，线性组合可写为行列式,4．PauliExclusionPrinciple(1925)一个原子中不能两个电子同时处于四个量子数完全相同的状态,一个原子轨道中至多只能容纳两个自旋相反的电子,任何多电子体系的电子完全波函数,7对于交换任意一对电子是反对称的。不仅对电子，对所有S=半整数的粒子,Fermi子:中子,质子,子,某些核(中子+质子=奇数)====================

4、============================S=整数，零,Bose子：光子,介子,氘核,粒子5．全同粒子电子是全同粒子(固有性质完全相同的微观粒子)交换标记不会改变电子密度,所以当改变电子标记时,必须不变,即不变，或变号。定义交换算符，(1)本征值(2)(3)由(1)(2)(3),7全同粒子的属性：由全同粒子的不可分辨性，其体系的状态函数交换其中两个粒子的坐标时，或者是对称的，或者是反对称的Bose子是对称的Fermi子是反对称的这种交换可有N!个,可有N!个,把这N!个组成一个反对称的线性组合,就是

5、反对称的完全波函数。同行：相同的自旋－空间轨道同列：同一粒子，相同的坐标7