【問題】何謂自旋???

[小小吾 10]

最近鑽研著科學人2004年10月號的雜誌.....

我不懂電子自旋的意思><"~~

還有...費米子跟玻色子~~是用自旋來作分類的嗎???

[ckmarkhsu 7]

依據波爾氫原子理論

將原子分為KLMN等主殼層軌域

其中又劃分為spdf副軌域

以S為例

他是一種球體軌域

上面可容納兩個原子

自旋量子數分別為 1/2 -1/2

恩 這高二都會學到 學弟不用著急

[hacker019 10]

我學到了耶∼可是直接講自旋我還不知道ＱＱ

[ckmarkhsu 7]

簡單說就是電子逆時針或是順時針旋轉啦~"~

[極‧KID 11]

嗯...這在高2的電子軌域會學到(完了我有點忘掉了= =)

記得這跟庖立不相容原理和罕德訂則有關

庖立不相容原理：電子軌域每個最多容納兩個電子 且同軌域內的兩電子自轉方向必相反

罕德訂則：數個電子進入同能接的同行軌域時，電子須先以相同自轉方向分別進入不同方位的軌域且呈現不成對狀態，等各軌域都有一個電子後，才允許自轉方向的電子進入而成對

如果沒違反罕德訂則電子組為基態，違反就是激發態

[五月飛雪 11]

看來看去好像只有第四樓是回答問題~"~

其他的似乎答非所問?

旋 即是 轉 的意思

也就是說電子像地球一樣自己轉

就是這樣~

但它又與地球的自轉不完全相同

它要轉兩圈才會露出同一個面孔

所以它的量子數是 1/2

而一個軌域中另一個電子自旋的方向會不一樣

就像另一個由東轉到西的地球

它的量子數就是 加個負號 -1/2

電子的自旋是磁力的最小單位

最近美國的科學家測出

單個電子自旋在磁場中所產生的磁力為10的-18次方牛頓

[幻楓冰羽 10]

玻色子和費米子是用自旋量子數來區別的沒錯~~~

自旋量子數是整數者為玻色子

自旋量子數為半奇數者為費米子

[iamcorwyn 10]

自旋不是說它真的在旋轉喔!!

它只是告訴我們要轉幾圈那個粒子看起來才會跟原來一模一樣

[ckmarkhsu 7]

最初由 iamcorwyn 發表

自旋不是說它真的在旋轉喔!!

它只是告訴我們要轉幾圈那個粒子看起來才會跟原來一模一樣

是這樣子嗎@@

[AllenLi 10]

高中物理其實沒有講到，反而是化學講到，但是又講的不清不楚

以下是我查的一些資料

電子真會旋轉嗎？

問：量子力學中「電子自旋」的實質意義為何？書上說「自旋並非真是粒子的旋轉」又該怎麼解釋？

答：其實除了電子，許多其他（基本）粒子也擁有自旋。通常我們用粒子的自轉來比喻自旋，只是一種機械式模型，嚴格說來並不正確 。根據量子物理，其實不能把粒子想成一個很小的球體，甚至不能想成任何形體，又哪裡來的自轉呢？

巨觀世界的許多物理現象，在微觀世界中雖有類似的對應，卻絕非單純的縮小而已。例如我們可以認為原子是個微型太陽系，可是電子的軌道（其實是軌域）和行星的軌道卻有許多微妙的差別。

那麼，我們該如何瞭解微觀的物理現象呢？最好的辦法，是設法找出巨觀模型中蘊涵的基本物理量。因為唯有這些基本物理量，才是放諸宇宙皆準，無論巨觀或微觀世界一律適用。例如物體的運動所產生的「動量」，就是最基本的物理量之一。「角動量」則是和動量同樣基本的另一種物理量，在巨觀世界中，它若對應於物體的自轉，在微觀世界對應的就是粒子的自旋。

換句話說，巨觀物體的自轉會產生角動量，而在微觀世界，雖然自轉失去意義，但是粒子仍可帶有角動量（通常叫作「內稟」角動量），這才是自旋真正的物理意義。

在量子力學中，自旋有許多分類與限制，在此就略去不提了。

引用自：

交通大學建築研究所助理教授、交通大學科幻研究中心主任

葉 李 華之個人網站

[AllenLi 10]

科學小史

玻爾理論提出之後，最令人頭疼的事情莫過於反常則曼效應的規律無法解釋。1921年，杜賓根大學的朗德（A.Lande）認為，根據反常則曼效應的實驗結果看來，描述電子狀熊的磁量子數 m 應該不是m=l，l-1，l-2，......-l，而應該是l-0.5，l-0.15，.....-(l-0.5)。為了解釋半量子數的存在，理論家費盡了心機，提出了種種假說。

1924年，包利通過計算發現，滿殼層的原子實應該具有零角動量，因此他斷定反常則曼效應的譜線分裂只是由價電子引起，而與原子實無關。顯然價電子的量子論性質具有"二重性"。他寫道：在一個原子中，決不能有兩個或兩個以上的同科電子，對它們來說，在外場中它們的所有量子數 n, k1, k2, m都是相等的。如果在原子中出現一個電子，它們的這些量子數(在外場中)都具有確定的數值，那麼這個態就說是已被佔據了。這就是著名的不相容原理。泡利提出電子性質有二重性實際上就是賦予電子第四個自由度。第四個自由度再加上不相容原理，已經能夠比較滿意地解釋元素週期表了。然而二重性和第四個自由度的物理意義究竟是什麼，連包利自己也說不清楚。這時有一位來自美國的物理學家克羅尼格(R. L. Kronig)，對包利的思想非常感興趣。他從模型的角度思考，認為可以把電子的第四個自由度看成是電子具有固有角動量，電子圍繞自已的軸在作自轉。根據這個模型，他還作了一番計算，得到的結果竟和用相對論推證所得相符。於是他急切地找包利討論，沒想到，克羅尼格的自轉模型竟遭到包利的強烈反對。克羅尼格見包利這樣強烈的態度，也就不敢把自己的想法寫成論文發表。

半年後，荷閒著名物理學家埃倫費斯特 (Paul Ehrenfest,1880-1933)的兩個學生，一個叫烏倫貝克，一個叫高斯密特，在不知道克羅尼格工作的情況下提出了同樣的想法。他們找埃倫費斯特討論，埃倫貫斯特認為他們的想法非常重要，當然也可能完全錯了，建議他們寫成論文拿去發表。於是，他們寫了一篇只有一頁的短文請埃倫費斯特推薦給(自然)雜誌。

接著他們兩人又去找物理學界老前輩洛侖茲請教。洛侖茲熱誠地接待了他們，答應想一想再回答。一週後再見到洛侖茲時，洛侖茲給他們一疊稿紙，稿紙上寫滿了計算式子和數字。並且告訴他們，如果電子圍繞自身軸旋轉，其表面速度將達到光速的十倍 。這個結果當然是荒唐的，於是他們馬上回去請埃倫費斯特退給他們那篇輸文，承認自已是在胡鬧。可是埃倫費斯特早已把論文寄走了，大概馬上就要發表。烏倫貝克和高斯密特感到非常懊喪，埃偷費斯特勸他們說："你們還很年輕，做點蠢事不要緊。"烏倫貝克和甫斯密特的論文刊出後，海森伯立刻來信表示贊許，並認為可以利用自旋-軌道耦合作用，解決包利理論中所謂"二重性"的困難。不遏，棘手的問題是如何解釋雙線公式中多出的因子。對於這個問題，烏倫貝克和高斯密特一時無法回答。幸好這時愛因斯坦來到了萊頓大學進行訪問講學。愛因斯坦向他們提供了關鍵性的啟示:在相對於電子靜止的坐標系裡，運動原子核的電場將按照相對論的理論公式產生磁場，再利用一級微擾理論可以算出兩極不同自旋方向的能量差。 玻爾也很贊賞烏倫貝克和高斯密特的工作，他真沒想到困擾多年的光譜精細結構問題，居然能用"自旋"這一簡單的力學概念就可以解決。不過他也感到棘手，因為從相對請推出的雙線公式還沒有能對因子作出完全解釋。

包利則始終反對運用力學模型來進行思考。他對波爾爭辯說："一種極新的邪說將被引入物理學。"他有自己獨特的見解。1926年，因子的困難終於被在哥本哈根研究所工作的英國物理學家托馬斯(L. H. Thomas)解決了。他按相對論的要求進行計算，發現人們的錯誤在於忽略了坐標系變換時的相對論效應，只要考慮到電子具有加速度，如果加上這一相對論效應就可以自然地得到因子。 這樣一來，物理學界很快就接受了電子自旋的概念。連包利也承認這一假設是有效的。他給波爾寫信說："現在對我來說，只好完全投降了。" 應該說，包利並投有錯。他在兩年後也發現了自己的目標，把電子自旋納入了量子力學的體系。不久狄拉克建立相對論性量子力學，在他的理論中可以自然地得出電子具有內稟角功量這個重要結論。