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文档简介

一、斯特恩盖拉赫实验,证实了原子的磁矩在外场中取向是量子化的。即角动量在空间的取向是量子化的。,1921年，斯特恩(O.Stern)和盖拉赫(W.Gerlach)发现一些处于S态的原子射线束，在非均匀磁场中一束分为两束。,1、电子的轨道磁矩,电子轨道磁矩大小,I电流强度；S回路包围的面积,e电子电量，T运动周期,绕行一周扫过的面积,时间内电子矢径扫过的面积,电子在有心力场中运动，角动量守恒,电子的角动量,l为角量子数,电子轨道磁矩大小,磁矩在z轴的投影,载流线圈在外磁场中受力矩作用,角动量在外磁场方向（取为z轴正向）的投影,玻尔磁子,为磁量子数,磁场在z方向不均匀，载流线圈在z方向受力,结论：原子射线束通过不均匀磁场，原子磁矩在磁力作用下偏转。,力矩作功,相互作用势能(磁矩垂直磁场方向时为势能零点),实验现象：屏上几条清晰可辨的条纹,2.结论1)出现了分立现象说明角动量在外磁场方向的投影是量子化2)也出现了疑问理论上:角动量空间应分立(2l1)条奇数条实验出现偶数条怎么解释？说明我们对原子的描述还不够完全3)若角动量量子数取半整数就可出现偶数条,1925年，乌仑贝克(G.E.Uhlenbeck)和高德斯密特(S.A.Goudsmit)为了解释原子光谱的精细结构(光谱双线)提出了大胆的假设：,自旋角动量,二、电子的自旋,除轨道运动外，电子还存在一种自旋运动。电子具有自旋角动量和相应的自旋磁矩。,电子的自旋也是量子化的。,s称为自旋量子数,电子自旋及空间量子化,“自旋”不是宏观物体的“自转”只能说电子自旋是电子的一种内部运动,在外磁场方向投影,自旋角动量的空间取向是量子化的，,称为自旋磁量子数，其值为,自旋磁矩,在外磁场方向投影,三、自旋轨道耦合,一个电子绕核运动时，既有轨道角动量，,又有自旋角动量。,电子状态的总角动量为,j总角动量量子数,在时，,在时，,例如：l=1时，自旋轨道耦合的经典矢量模型图,1)四个量子数在氢原子部分电子的状态用量子数n,l,ml描述，相当于3个自由度考虑自旋后，还有2种可能相当于还需一个自由度来表征所以，电子的状态应用n，l，ml，ms描述,2)简并态考虑了自旋后，电子有简并态2n2种,电子自旋具有的能量,3)能量的精细结构,对孤立的原子来说，电子在某一主量子数n和轨道量子数l所决定的状态内，还可能有两个自旋状态(ms=1/2)，其能量应轨道能量En,l和自旋轨道耦合能量Es的和，即,对同一状态的能级分离成两条，且能级差为,例：试根据
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