ImageVerifierCode 换一换
格式:DOCX , 页数:81 ,大小:726.39KB ,
资源ID:15351012      下载积分:3 金币
快捷下载
登录下载
邮箱/手机:
温馨提示:
快捷下载时,用户名和密码都是您填写的邮箱或者手机号,方便查询和重复下载(系统自动生成)。 如填写123,账号就是123,密码也是123。
特别说明:
请自助下载,系统不会自动发送文件的哦; 如果您已付费,想二次下载,请登录后访问:我的下载记录
支付方式: 支付宝    微信支付   
验证码:   换一换

加入VIP,免费下载
 

温馨提示:由于个人手机设置不同,如果发现不能下载,请复制以下地址【https://www.bdocx.com/down/15351012.html】到电脑端继续下载(重复下载不扣费)。

已注册用户请登录:
账号:
密码:
验证码:   换一换
  忘记密码?
三方登录: 微信登录   QQ登录  

下载须知

1: 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。
2: 试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓。
3: 文件的所有权益归上传用户所有。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 本站仅提供交流平台,并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

版权提示 | 免责声明

本文(原子物理学教学课件4Word格式文档下载.docx)为本站会员(b****1)主动上传,冰豆网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知冰豆网(发送邮件至service@bdocx.com或直接QQ联系客服),我们立即给予删除!

原子物理学教学课件4Word格式文档下载.docx

1、= iSn L电子绕核运动等效于一i载流线圈,必有一个磁矩。 r rv - e设电子旋转频率:则原子中电 子绕核旋转 的磁矩为:=2r(a)(b)电流产生磁矩示意 图 = iS= - er 2 n =- e vr 2 n =- e2meme vrn =- e L4旋磁比def: e则电子绕核运动的磁矩为:上式表明:电子轨道运动的磁矩与轨道角动量反向。(注意:电子运动方向与电流反向!)磁矩在均匀外磁场中受到一个力矩作用:此力矩将引起角动量的变化,即:dL / dt = = BBd dt= - = = B 拉莫尔进动的角速度和角频率: L = 2在均匀外磁场中高速旋转的磁矩不向B靠拢, 而是以一定

2、的绕B作进动。的方向与B一致。5右式表示:在均匀外磁场 d B(z)d 中高速旋转的磁矩不向B靠 dt= sin拢,而是以一定的进动角频率绕B作进动,B的方向与 = B一致。如(a)示。的意义分析矢量的进动。图(b)取自与B 垂直的、进动平面上的一小块扇面。- e 与B的垂直距离即为扇面半径显然:d= sindL 于是:dLd = sin d6= sindt d d = d由此知 dt 即为角速度。2.量子化条件轨道平面方向的确定:当有一个外磁场存在时,B的方向 即为参考方向。(这样轨道平面的方向也才有意义)轨道角动量L垂直于轨道平面,它 相对于磁场方向(定义为z)的角度 决定了轨道平面的方向

3、。鉴于量子力学的本质,将此前所得L角动量量子化条件(L作一原则性改动。= l ,l= 1,2,3, )取由量子力学计算所得的结果:轨道角动量相对于z轴的取向7将以上量子化条件代入磁矩 =-L = -l (l+ 1)B和磁矩在z方向投影的表达式有: z= -Lz= -ml =- ml B其中,磁量子数ml =0,1, , l共有 2l + 1个取值的空间量子化,来源于角动量L的空间量子化。玻尔(bohr)磁子B =e = 0.5788 10-4 eV / T改写一下:= 1 e ec =1 c(ea ) 第一玻2 cm e2 2 1尔半径原子的磁偶 极矩的量度精细结 构常数原子电偶极 矩的量度b

4、ohr磁子是轨道磁矩的最小单元。是原子物理学中的一 个重要常数。上式说明磁相互作用至少比电相互作用小两个数量级。8例 对于l=1和l=2,电子角动量的大小及空间取向 ?L 的大小: L =1(1 + 1) =2 , (l= 1) L =磁量子数:2(2 + 1) =Z6 , (l = 2) Z2 L = 2 L = 6 ml= 0,1, (l= 1) ml1,2, (l= 2) 0L 在Z 方向的投影: - - Lz= 0, , (l- 2 Lz =0, , 2 , (l= 2)l = 1l = 29104-2史特恩-盖拉赫实验(1921)实验原理:从容器O的小孔逸出的具有磁矩的原子经狭缝S1

5、和S2后, 以速度v沿x方向运动。在狭缝S2右边有一个非均匀的磁场Bz,Bz的大小 沿Z方向发生变化。原子在Bz的作用下将偏离X轴,而落到屏上距X轴距 离Z2处.若的空 间取向是量 子化的,则 Z2的数值就 会是分立的。 因而Z2的分 立取值即可 验证的空 间的量子化。11为使氢原子束在磁场区受力,则要求磁场在的线度范围内是非均匀磁场(实验的困难所在)。 在外加非均匀磁场中原子束产生分裂。是对原子在外磁场中取向量子化的首次直接观察,是原子物理学中最 重要的实验之一。12Z2的计算:沿x方向进入磁场的原子 束只在Z方向上受力:原子束在磁场区内的运动方程为: 原子经磁场区后与x轴的偏角: x z1

6、= vt= 1 FZ t 22 m = tg -1 dz dx= tg - ( Fz t )mv d= tg -1Fz d mv 2zBz 原子束落至屏上P点时偏离x轴的距离:式中 z= cos (见右图)13由以上讨论知,不仅呈量子化,在z方向的投影也 呈量子化,因为只有这样Z2的数值才可能是分立的。故从 实验测得Z2是分立的,反过来证明呈量子化。此实验是空间量子化最直接的证明,它是第一次量度原 子基态性质的实验。此前只考虑了电子的 轨道运动,现将电子的 自旋也考虑进来,即原 子的总磁矩是由轨道和 自旋两部分磁矩合成的。 只有全面考虑才能解释 氢原子在非均匀磁场中 的偶分裂现象。144-3电

7、子自旋假设实验背景:史特恩-盖拉赫实验出现的偶数分裂意味着(2l+1)为偶数,只有角动量量子数为半整数,而轨道量 子数l却只能为整数。(后面将介绍的反常塞曼效应出现谱线多重分裂,也不能 用电子轨道运动的磁矩加以解释。此外,碱金属光谱中出 现的精细结构(双线),也意味着P能级的分裂。1925年,时年不到25岁的荷 兰学生乌仑贝克与古兹米特根据上述实验事实,大胆提出了电子不仅具有轨道运动,还有 自旋运动。一粒沙里有一个世界, 一朵花里有一个天堂, 把无穷无尽握于手掌, 永恒宁非是刹那时光。-乌仑贝克151.电子自旋假设1)电子不是点电荷,除轨道角动量外还有自旋运动,具有固有的自旋角动量(内禀角动量

8、)S.S z= mz S在任意给定方向 s = mz上的分量只有两个: = 1 s 2 2 S自旋量子数ms只能取两个值:msS在外磁场中的取向= 1 / 22)电子因自旋而具有的自旋磁矩(内禀磁矩)与自旋方向相反, 在z方向的分量为1个玻尔磁子,即为 - 经典典数值的两倍. 2(s的存在标志着电子还有一个新的物理自由度)Sz = 2 S16此前已得到电子轨道运动的磁矩为:l = -电子与自旋相联系的 lz= -ml = - ml B磁矩类似于电子轨道s = -s(s + 1)B = - B运动的磁矩。可写出 电子自旋的磁矩为: sz= -ms B= 1 2 B但这两个式子与实验不符,为此乌仑

9、贝克与古兹米特进一步假设:电子的磁矩s = -3B为一个玻尔磁子,即为经典数值的2倍。 sz= B从以上的讨论可s = el = e知两者相差一倍: S meL 2me17“自旋”概念是量子力学中的新概念,与经典力学不相 容,一经提出便遭到泡利等一批物理学家的反对。但后来 的事实证明,自旋的概念是微观物理学最重要的概念之一。(*如果视电子为带电小球,半径为0.01nm,它绕自身的轴线旋转,则当其角动量为 度大大超过光速!1 时,表面处的切向线速电子自旋假设受到各种实验的支持,是对电子认识的一 个重大发展。狄拉克于1928年找到一种与狭义相对论相融 洽的理论,可由狄拉克相对量子力学严格导出电子自

10、旋的 自然结果。电子的自旋不能理解为像陀螺一样绕自身轴旋转,它是电 子内部的属性,与运动状态无关。在经典物理中找不到对应 物,是一个崭新的概念) 自然界基本粒子按照自旋的不同可以分为波色子和费米子。自旋为整数的是波色子,而半整数倍的为费米子。比如电子1/2,引力子2等等,有趣的是参与相互作用的中间传播过程的粒子都是波 色子,而剩下的都是费米子。 自旋只是一种物理性质,就好像质量、速度一 样,但它不是自转的意思,自旋的说法不过是借 用一个比喻,就好像量子色动力学和味动力学里 提到的色和味来表示物理性质一样。 量子力学自从诞生时起就是这样一种状态,量子物理学家 们似乎已经习惯于以一种实用主义的态度对待它,按照量 子力学的公式去运算,并

copyright@ 2008-2022 冰豆网网站版权所有

经营许可证编号:鄂ICP备2022015515号-1