Согласно общим выводам квантовой механики, спин квантуется по закону

Спин электрона. Спиновое число

В 1922 г. О. Штерн и В. Герлах, проводя прямые измерения магнитных моментов, обнаружили, что узкий пучок атомов водорода, заведомо находящихся в s – состоянии, в неоднородном магнитном поле расщепляется на два пучка.

В этом состоянии момент импульса электрона равен нулю. Магнитный момент атома, связанный с орбитальным движением электрона, пропорционален механическому моменту. Поэтому он равен нулю, и магнитное поле не должно оказывать влияния на движение атомов водорода в основном состоянии, т.е. расщепления быть не должно. Однако в дальнейшем при применении спектральных приборов с большой разрешающей способностью было доказано, что спектральные линии атома водорода обнаруживают тонкую структуру (являются дублетами) даже в отсутствие магнитного поля.

Для объяснения тонкой структуры спектральных линий, а также ряда других явлений в атомной физике американские ученые Д. Уленбек и С. Гаудмист предположили, что электрон обладает собственным неуничтожимым моментом импульса, не связанным движением электрона в пространстве, - спином.

Спин электрона (и всех других микрочастиц) - квантовая величина, у нее нет классического аналога; это внутреннее неотъемлемое свойство электрона, подобное его заряду и массе.

Если электрону приписывается собственный механический момент импульса (спин) L_S, то ему соответствует собственный магнитный момент P_MS.

,

где s - спиновое квантовое число.

По аналогии с орбитальным моментом импульса проекция S _Lz может принимать 2s + 1 = 2, откуда s = 1/2. Проекция спина на направление внешнего магнитного поля, являясь квантовой величиной, определяется выражением

где m_S - магнитное спиновое квантовое число; оно может иметь только два значения:

Таким образом, опытные данные привели к необходимости характеризовать электроны (и микрочастицы вообще) добавочной внутренней степенью свободы. Поэтому для полного описания состояния электрона в атоме необходимо наряду с главным, орбитальным и магнитным квантовыми числами, задавать еще магнитное спиновое квантовое число.

Дата добавления: 2014-11-16