Спин электрона. Принцип Паули
В настоящее время доказано, что кроме орбитального механического момента электрон обладает собственным моментом импульса. Собственный момент импульса называется спином. Собственный момент импульса электрона был обнаружен в опытах Штерна и Герлаха.
Целью опытов являлось измерение магнитных моментов атомов. Сущность опыта заключалась в следующем. Узкий пучок атомов пропускался через неоднородное магнитное поле. Для атомов с одним валентным электроном в s – состоянии собственный орбитальный механический и магнитный моменты раны нулю, следовательно, такой пучок атомов не должен испытывать отклонения в неоднородном магнитном поле. Но в опытах наблюдалось расщепление пучка на два, обусловленное пространственным квантованием спинового магнитного момента.
Спиновый момент импульса электрона определяется формулой
. (1.10.1)
Здесь s–спиновое квантовое число. Спиновое квантовое число имеет только одно значение
. (1.10.2)
Проекция спина на направление внешнего магнитного поля может принимать значения
, (1.10.3)
где - магнитное спиновое число. Так как существует всего 2 ориентации спинового момента на направление внешнего поля, то mS = ±1/2.
В связи с существованием спина электрона к квантовым числам n, l, m нужно добавить еще и квантовое число mS. Таким образом, состояние каждого электрона в атоме характеризуется набором четырех квантовых чисел:
§ главным квантовым числом n (n=1,2,3………);
§ орбитальным квантовым числом l (l =0,1,2…….n-1);
§ магнитным квантовым числом m (m =0, ±1,… ±l);
§ магнитным спиновым квантовым числом mS (mS = ±1/2) .
В 1925 г. Паули установил квантовомеханический закон, называемый принципом Паули или принципом исключения.
Простейшая формулировка принципа Паули заключается в следующем.
В любой системе, содержащей множество электронов, не может быть более одного электрона с одинаковым набором четырех квантовых чисел n, l, m, mS:
или 1 .
Принцип Паули справедлив для всех частиц, для которых . Эти частицы называют фермионами.
Дата добавления: 2015-11-10; просмотров: 1406;