自旋1/2

在量子物理中,自旋½表示一粒子所具有的內稟角動量自旋)為ℏ/2,ℏ是約化普朗克常數,其中包括了電子質子中子中微子夸克。自旋-½粒子在量子統計上屬於費米子,並遵守泡利不相容原理

基本介紹

  • 中文名:自旋1/2
  • 外文名:Spin-½
  • 領域:核物理
簡介,自旋-軌道作用,參閱,

簡介

在量子物理中,自旋½表示一粒子所具有的內稟角動量自旋)為
約化普朗克常數,其中包括了電子質子中子中微子與虧子(夸克)。自旋-½粒子在量子統計上屬於費米子,並遵守泡利不相容原理
對自旋½粒子進行自旋性質的量子測量會得到兩個值。有兩個結果肇因於所存有的矢量空間的維度。自旋½粒子的自旋量子態可以用一種兩個維度的複數值矢量來描述,稱之為二元旋量。利用這種表示法,量子力學中的算符可寫成2乘2(2 x 2)的複數厄米矩陣
自旋投影算符
意義上代表了沿著
方向對自旋做的測量:
算符有兩個本徵值——
,有各自對應的本徵矢量:
其構成描述自旋之希爾伯特空間的完整基底,即自旋的態可用這兩個態的線性組合來代表。這兩個態方便上稱之為“自旋向上”(spin up)與“自旋向下”(spin down)。
自旋算符S有些特質和角動量算符L相同,但其他特質則不相同。
可為自旋½物體建構升降算符;其遵守和其他角動量算符相同的對易關係(交換關係)。
自旋投影算符的旋轉的兩個本徵值與前面相同(相應於測量的可能結果),但本徵矢量則不同——為矢量自旋算符
;其中
是一個順沿投影方向的單位矢量,而
這些
泡利矩陣或稱泡利旋量。

自旋-軌道作用

量子力學里,一個粒子因為自旋與軌道運動而產生的作用,稱為自旋-軌道作用(英語:Spin–orbit interaction),也稱作自旋-軌道效應自旋-軌道耦合。最著名的例子是電子能級的位移。電子移動經過原子核電場時,會產生電磁作用.電子的自旋與這電磁作用的耦合,形成了自旋-軌道作用。譜線分裂實驗明顯地偵測到電子能級的位移,證實了自旋-軌道作用理論的正確性。另外一個類似的例子是原子核殼層模型能級的位移。
半導體或其它新穎材料常常會涉及電子的自旋-軌道效應。自旋電子學專門研究與套用這方面的問題。

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