量子物理:量子力學(xué)當(dāng)中的自旋,可以看做與地球的自轉(zhuǎn)相類似嗎?
發(fā)布時(shí)間:2021-04-12
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量子物理:量子力學(xué)當(dāng)中的自旋,可以看做與地球的自轉(zhuǎn)相類似嗎?

不可以這樣看待,微觀粒子的性質(zhì)往往是不能從宏觀物質(zhì)的性質(zhì)中來(lái)類推的。名字雖然叫自旋,但不全是旋轉(zhuǎn)的意思,學(xué)過(guò)原子物理和量子力學(xué)的朋友們都會(huì)知道,自旋其實(shí)是微觀粒子的基本屬性,和粒子的質(zhì)量,所帶電荷一樣都是內(nèi)稟的屬性,可以稱為內(nèi)稟角動(dòng)量,和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全沒(méi)有關(guān)系。

量子力學(xué)當(dāng)中的自旋,可以看做與地球的自轉(zhuǎn)相類似嗎?

首先是在1925年,由烏倫貝克與古茲密特提出了電子的自旋假設(shè),這兩個(gè)年輕的研究生,認(rèn)為電子不是點(diǎn)電荷,它除了軌道角動(dòng)量外,還有自旋。但是如果真要電子的自旋看成旋轉(zhuǎn)的話,電子作為一個(gè)帶有電荷-e的小球,它如果能像陀螺一樣繞自身軸旋轉(zhuǎn),那么可以證明,自旋角動(dòng)量為1/2的電子,在表面上的切向線速度將大大超過(guò)光速!這顯然不符合相對(duì)論的,所以這個(gè)電子的自旋和電子自轉(zhuǎn)是完全不同的。

后來(lái)的研究發(fā)現(xiàn),電子自旋是量子效應(yīng), 不能作經(jīng)典自轉(zhuǎn)之類的理解,沒(méi)有經(jīng)典物理中相對(duì)應(yīng)的物理量,并非電子轉(zhuǎn)動(dòng)。電子自旋的存在,早在近百年前就被 斯特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn),堿金屬光譜,塞曼效應(yīng)等經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。

目前,物理學(xué)界把自旋稱為內(nèi)稟角動(dòng)量,例如電子自旋就是電子的一個(gè)內(nèi)稟屬性,與其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān),就好像質(zhì)量、速度一樣,不是自轉(zhuǎn)的意思,它是電子內(nèi)稟運(yùn)動(dòng)或電子內(nèi)稟運(yùn)動(dòng)量子數(shù)的簡(jiǎn)稱。

自旋是微觀粒子的固有屬性,需要了解的朋友,請(qǐng)查閱原子物理相關(guān)的書籍,涉及原子精細(xì)結(jié)構(gòu)的章節(jié)。


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