作者stampete (貓頭鳥)
看板Physics
標題Re: [問題] 電子自旋spin???
時間Sat Jun 26 06:43:53 2010
※ 引述《kentsai1220 (SIEWKAI)》之銘言：
: 最近量物剛好念到這裡...
: 對於spin這個概念一直還不是很了解
: 沒有物理圖像
: 所謂的spin就只是電子所具有的本質嗎?
: 也就是它天生就有的(可以把它想成物體天生就有質量這樣嗎?)
: 那所謂的spin up 和spin down又是甚麼
: 有直觀的方式，可以去解讀spin是甚麼嗎?
: 麻煩各位解釋一下，謝謝
我大推Q大的說法，其實中文翻譯成自旋也是因為這樣講比較直觀
你應該有學過庖立不相容原理吧，他告訴我們要待在同一能階的電子
不能夠有完全相同的state，那我們用高中學過的那些量子數來看
會發現自旋量子數是唯一一個沒有清楚解釋的。
庖立不相容原理中有4個量子數，當兩個電子在其他3種已了解的量子態都相等的情形下
可以並存於一個能階，這代表最後一個量子態是我們還沒了解的量子態(<=後來的spin)
所以當時庖立只把它當成是一個"古典力學無法解釋的應力"
但是後來Thomas的理論中，若是把這個量子態當成是"自旋"
(也就是Q大說的地球自轉的概念)
那自旋-軌道的耦合，居然可以漂亮的解釋數學上的式子
這時庖立才真正承認這個量子態叫"自旋"
其實叫自旋有好有壞，因為它可以計算耦合，又能帶出磁矩(magnetic moment)
但是若真的把電子的資料拿下去算，會發現電子如果真的在spin
其表面速度必須超越光速!!而這也是庖立當時拒絕用spin來當第4量子態的主因
現在的概念就是"自旋(spin)"=>不管從英文還是中文來看，都用自轉去想比較好想像
但是學物理的話內心要有個底，這個量子態並不一定是真的電子在轉
而1/2這種奇怪的分數，現在也先記得是他的狀態就好
誰知道10年後會不會有超越現在能解釋的東西出現，而把這個"自旋"重新命名呢:D
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◆ From: 118.166.130.161
1F：推 stanleyiane:淺顯易懂~!! 06/26 09:28
2F：推 sukeda:寫得很好!!想多看歷史可以再參考Eisberg 相當很有趣 06/26 09:57
3F：推 youmehim:補充一下 3d空間有3個自由度 剛好對應到量子數(n,l,m) 06/26 12:24
4F：→ youmehim:如果多了新的量子數 勢必是要考慮3d空間以外的自由度 06/26 12:24
嗯嗯嗯~多謝補充XD
5F：推 h888512:推 06/26 12:29
6F：→ wen0034:推 06/26 13:40
7F：推 ismaili:其實量子數有多少是看理論中對稱的守恆量有多少個 06/26 20:03
我原本就是想用這個來說明的，但是我沒辦法簡單的講出來~
8F：→ legenthume:我覺得沒有必要說這麼多 就當作是個目前不了解的量子數 06/26 20:13
9F：→ legenthume:就好了 06/26 20:14
10F：→ legenthume:反而比較清楚 06/26 20:14
11F：推 theory:自旋這個量子數後來有被實驗證實，也是相對論量子力學裡 06/26 22:51
12F：→ theory:"自然地" 出現，所以也不光是硬插進去倒果為因的啦 (汗) 06/26 22:52
13F：→ theory: 也在 XD 06/26 22:53
我原本寫庖立不相容原理是想用波函數對稱性來說的，後來覺得會太複雜而作罷XD
不過寫預測確實怪怪的，可能會誤導，當時庖立是以理論計算出來的
那改成這樣會不會好一點?
※ 編輯: stampete 來自: 118.166.140.224 (06/26 23:19)
14F：推 h888512:樓上說的是Stern-Gerlach吧?? 06/26 23:18
15F：→ sukeda:Pauli是從氦原子基態實驗數據猜出來的~ 06/26 23:32
16F：推 noisefighter:請問theory 和 h888512 講的是如果在薛丁格方程中把 07/03 15:07
17F：→ noisefighter:相對論考慮進來計算,就會"自然地"得出第四個量子數 07/03 15:09
18F：→ noisefighter:這件事嗎? 07/03 15:09