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電子的自旋現象很難理解,為什麼會說一個電子同時有兩種自旋方向,哪位大神能解釋下?
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  • 1 # 飛賊克斯和康德馬特

    自旋是微觀粒子的一種特定屬性,和粒子的質量、電荷等一樣,自旋就是表徵微觀粒子的一個量子力學物理量,類似的還有同位旋、顏色、味道等,都是微觀粒子的“標籤”。不同的微觀粒子,它具備的一組“標籤”是有所不同的。自旋,如果只是顧名思義的話,有點像經典物理裡面地球的自轉,它可以產生一個角動量。但這種理解並不正確,因為假設電子的磁矩是因為自身帶電電荷旋轉造成的,那麼自旋產生的角動量將非常大,以至於按照經典物理的自轉模型來理解的話會導致粒子的邊界大大超過光速(注意電子的直徑很小),而這點在物理中是被嚴格禁止的。

    自旋指的是微觀粒子與生俱來就帶有一個量子化的角動量,屬於粒子的內稟屬性。所有的粒子都具有自旋的屬性,而且自旋數並不一定是整數。自旋為半奇數的粒子稱為費米子,服從費米-狄拉克統計;自旋為0或整數的粒子稱為玻色子,服從玻色-愛因斯坦統計。正負電子、質子和中子的自旋都為1/2,屬於費米子;而光子的自旋為零,屬於玻色子。自旋可以等效地認為是一個具有N極和S極的最小磁單元。自旋的存在,使得微觀粒子在運動過程中不僅僅由於其軌道角動量會產生軌道磁矩,而它們的自旋角動量也同時會產生自旋磁矩,粒子的總磁矩是軌道和自旋兩部分貢獻的整體效應。對於原子核來說,中子和質子的自旋以及軌道角動量將整體貢獻出一個核磁矩,原子核磁矩的存在,是核磁共振現象的基礎。對於核外電子來說,諸多電子的軌道磁矩和自旋磁矩也將組合在一起體現整體的磁矩。電子的磁矩一般要比核磁矩大得多,因此對於原子整體而言,將主要體現出電子造成的磁矩。

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