Штерн и Герлах 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 трудностей в атомной физике Д. Уленбек и С. Гаудомит предположили, что электрон обладает собственным неуничтожимым механическим моментом импульса, не связанным с 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) Ls то ему соответствует собственный магнитный момент рms. Согласно общим выводам квантовой механики, спин квантуется по закону Ls =ћ , (34.15) где s— спиновое квантовое число. По аналогии с орбитальным моментом импульса, проекция Lsz спина квантуется так, что вектор Ls, может принимать 2s +1 ориентации. Так как в опытах Штерна и Герлаха наблюдались только две ориентации, то 2 s +1=2, откуда s = 1/2. Проекция спина на направление внешнего магнитного поля, являясь квантованной величиной, определяется выражением Lsz= ћms (34.16) где ms — магнитное спиновое квантовое число; оно может иметь только два значения: ms =±1/2. 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.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Спин электрона» з дисципліни «Курс лекцій з загальної фізики, орієнтований на будівельні спеціальності»
