粒子的自旋怎么理解

第十四章：粒子的自旋——是你不能想象的事情！

上一章我们介绍了泡利不相容原理，很明显这个理论和粒子的自旋是有关联的，所以这一章我们来认识一下什么叫粒子的自旋。

自旋现象在量子力学中存在，我们这里着重介绍量子力学中的特点。在量子力学中，自旋是粒子所具有的内禀性质，其运算规则类似于经典力学的角动量，并因此产生一个磁场。

虽然有时会与经典力学中的自转（例如行星公转时同时进行的自转）相类比，但实际上本质是迥异的。经典概念中的自转，是物体对于其质心的旋转，比如地球每日的自转是顺着一个通过地心的极轴所作的转动。地球自转并不是内在性质。如果地球不转了,它还是地球,但是粒子如果自旋不一样,它就是一个新粒子。各位这点很重要，可以作为自转和自旋的区别来看。

首先对基本粒子提出自转与相应角动量概念

的是1925年由拉尔夫·克罗尼希（英语：Ralph

Kronig）、乔治·乌伦贝克与山缪·古德斯密特

（英语：Samuel Goudsmit）三人所开创。他们在

处理电子的磁场理论时，把电子想象一个带电的

球体，自转因而产生磁场。

后来在量子力学中，透过理论以及实验验证发现基本粒子可视为是不可分割的点粒子，所以物体自转无法直接套用到自旋角动量上来，因此仅能将自旋视为一种内禀性质，为粒子与生

电子自旋和自旋波函数

摘要：运用利力学量算符和波函数的矩阵表示，在Sz表象中讨论了电子自旋算符及其波函数的构造，找出并证明了一些性质。同时对比轨道角动量和自旋角动量就自旋的本质提出新的问题

关键词：自旋；Sz表象；角动量

自旋是量子力学的特有概念，量子力学是随着物理学的发展为了解释微观领域的实验现象，在许多物理学家的共同努力下建立并逐渐完善起来的。其确立促进了实验工作的发展，特别在原子光谱的实验中，先后发现了光谱的精细结构和反常Zeeman效应。如在碱金属钠原子光谱中，起初看到有一条波长为589.3nm的黄线，由于光谱仪的分辨率的提高，后来发现它是两条谱线构成的。它的波长分别喂589.6nm和589.0nm，此即所谓碱金属光谱的双线结构。另外，在弱磁场中，一条光谱线会分裂成偶数条谱线，称为反常Zeeman效应。原有的量子理论已经无法解释这些新的物理现象。

1925年，为了解释，Uhlenbeck和Goudsimt提出了电子具有自旋的假设，稍后由Pauli加以完善。除上述实验现象外，Stern—Gerlach实验也是电子自旋±±的客观存在的重要实验依据，电子具有自旋就像电子具有的质量和电荷一样，电子的自旋也是表征电子固有属性的物理量，

你怎么理解你应聘的职位？

面试题：我们为什么要聘用你？ 有的面试只有这么一个问题。话虽简单，可是难度颇高。主要是测试你的沉静与自信。给一个简短、有礼貌的回答：我能做好我要做得事情，我相信自己，我想得到这份工作。根据自己的实际情况，好好想想把，看怎么说才具有最高说服力

问题 ：你为什么想离开目前的职务? A.别的同仁认为我是老板前的红人，所以处处排挤我。 B.调薪的结果令我十分失望，完全与我的付出不成正比。 C.老板不愿授权，工作处处受限，绑手绑脚、很难做事。 D.公司营运状况不佳，大家人心惶惶。 解答 ：超过一半的人

面试问题：如果你被录用，你对公司有什么要求？ 答案： A、没有什么要求; B、我家在外地，希望解决住处; C、我还没有考虑好，不过要求婚后解决住房问题，工资和福利待遇较为合理; D、自己目前没有家庭负担，如果谈要求的话，希望给予更多的任务，在工作中不

你怎么理解你应聘的职位？ 回答提示： 把岗位职责和任务及工作态度阐述一下。 推荐专题： 常见面试经典问题

就你申请的这个职位，你认为你还欠缺什么？ 回答提示： 企业喜欢问求职者弱点，但精明的求职者一般不直接回答。他们希望看到

1

这样的求职者：继续重复自己的优势，然后说：“对于这个

Spintronics:Fundamentals and applications

Igor Zˇutic′*

Condensed Matter Theory Center,Department of Physics,University of Maryland

at College Park,College Park,Maryland20742-4111,USA

Jaroslav Fabian?

Institute for Theoretical Physics,Karl-Franzens University,Universita¨tsplatz5,8010Graz,

Austria

S.Das Sarma

Condensed Matter Theory Center,Department of Physics,University of Maryland

at College Park,College Park,Maryland20742-4111,USA

(Published23April2004)

Spintronics,or spin electronics,involves the study of active control and manipu

一、箍筋表示方法：

⑴ φ10@100/200(2) 表示箍筋为φ10 ，加密区间距100，非加密区间距200，全为双肢箍。

⑵ φ10@100/200(4) 表示箍筋为φ10 ，加密区间距100，非加密区间距200，全为四肢箍。

⑶ φ8@200(2) 表示箍筋为φ8，间距为200，双肢箍。

⑷ φ8@100(4)/150(2) 表示箍筋为φ8，加密区间距100，四肢箍，非加密区间距150，双肢箍。

一、 梁上主筋和梁下主筋同时表示方法 ：

⑴ 3Φ22，3Φ20 表示上部钢筋为3Φ22, 下部钢筋为3Φ20。 ⑵ 2φ12，3Φ18 表示上部钢筋为2φ12, 下部钢筋为3Φ18。 ⑶ 4Φ25，4Φ25 表示上部钢筋为4Φ25, 下部钢筋为4Φ25。 ⑷ 3Φ25，5Φ25 表示上部钢筋为3Φ25, 下部钢筋为5Φ25。

二、 梁上部钢筋表示方法：（标在梁上支座处）

⑴ 2Φ20 表示两根Φ20的钢筋，通长布置，用于双肢箍。 ⑵ 2Φ22+（4Φ12） 表示2Φ22 为通长，4φ12架立筋，用于六肢箍。 ⑶ 6Φ25 4/2

介观系统中的自旋极化输运

【摘要】：本论文针对既具有重要应用价值，又具有基础理论研究意义的介观系统中的自旋极化输运现象做了较为系统和深入的理论研究。其目的一方面在于揭示介观系统中新效应的物理机制和规律，另一方面为设计和实现具有优良性能的量子器件提供物理模型和理论依据。在简要地回顾了低维介观体系物理研究中的一些重要实验和理论进展，并较详细地介绍了本文所采用的理论工具——非平衡格林函数方法之后，我们针对几个有趣的问题进行了研究。首先我们从理论上提出了一种新型的能够产生自旋极化电流的设计，该装置构建在由随时间振荡的自旋相关的隧穿所伴随的开放耦合双量子点上。我们计算出了流过该装置的自旋极化电流的精确表达式。数值分析的结果表明，流经该装置的电荷流和自旋流可以由门电压、驱动场的频率以及外磁场控制；此外，通过该装置的自旋极化电流能够产生非常有趣的反共振行为。通过对限制在孤立的耦合双量子点中电子的动力学行为的详细分析，我们对此反共振行为做出了定性地解释并指出了其在自旋电子器件方面的可能应用。然后我们研究了与局域声子模耦合的单分子和量子点的输运特性，重点关注声子效应对自旋流及其噪声谱的影响。自旋流由施加在量子点中的旋转磁场产生。结果表明电声子相互作用可以导致伴

第七章 电子自旋角动量

实验发现，电子有一种内禀的角动量，称为自旋角动量，它源于电子内禀性质,一种非定域的性质，一种量级为相对论性修正的效应。

本来，在Dirac相对论性电子方程中，这个角动量很自然地以内禀方式蕴含在该方程的旋量结构中。在对相对论性

??电子方程作最低阶非相对论近似，以便导出Schrodinger方程的

时候，人为丢弃了这种原本属于相对论性的自旋效应。于是，

??现在从Schrodinger方程出发研究电子非相对论性运动时，自旋

作用就表现出是一种与电子位形空间运动没有直接关系的、

??外加的自由度，添加在Schrodinger方程上。到目前为止，非相

对论量子力学所拟定的关于它的一套计算方法，使人们能够毫无困难地从理论上预测实验测量结果并计算它在各种实验场合下运动和变化。但是，整个量子理论对这个内禀角动量（以及与之伴随的内禀磁矩）物理根源的了解依然并不很透彻 1。

§7.1 电子自旋角动量

1, 电子自旋的实验基础和其特点

早期发现的与电子自旋有关的实验有：原子光谱的精细结构（比如，对应于氢原子2p?1s的跃迁存在两条彼此很靠近的两条谱线，碱金属原子光谱也存在双线结构等）；1912

二维自旋轨道耦合电子系统中的自旋霍尔效应

上海交通大学

硕士学位论文

二维自旋轨道耦合电子系统中的自旋霍尔效应

姓名：林琦

申请学位级别：硕士

专业：理论物理

指导教师：雷啸霖

20060201

二维自旋轨道耦合电子系统中的自旋霍尔效应

摘要

30多年前被提出的“自旋霍尔效应”在很长一段时间里都默默无闻。随着近两年在三维价带模型及二维自旋轨道耦合电子系统模型分别发现了“固有”自旋霍尔效应，这一领域开始活跃起来。而且由于现在讨论的自旋轨道耦合并非依赖于杂质散射，而是由系统本身的结构特征所决定，外部只需加一个电场就可以产生自旋极化的“电流”，这就为自旋注入提供了一种简便的方法，也会对量子计算、量子存储和量子信息的发展产生积极影响。在这篇论文里，我们探讨了二维自旋轨道耦合电子系统的自旋霍尔效应。首先我们介绍了Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合作用产生的原因，并用最基本的方法求解了它们的本征值与本征态，我们看到由于自旋轨道耦合作用项与动量成线性关系，使得色散关系曲线分裂成两支，这是能产生固有自旋霍尔效应的基础；其次我们介绍了在二维无杂质Rashba自旋轨道耦合系统中的固有自旋霍尔效应，我们看到在外加直流电场的作用下，可以产生自旋霍尔电流，而且自旋霍尔电导是一

电子自旋共振

【实验目的】

1、了解电子自旋共振理论。

2、掌握电子自旋共振的实验方法。

3、测定DPPH自由基中电子的g因子和共振线宽。 【实验原理】

原子中的电子在沿轨道运动的同时具有自旋，其自旋角动量为pS?其中S是电子自旋量子数，S?1/2。

S?S?1??

e??????gpS???S2me电子的自旋角动量pS与自旋磁矩?S间的关系为?

???g?S?S?1?B?S其中：me为电子质量；?B?e?，称为玻尔磁子；g为电子的朗德因子，具体表示为 2meg?1?设??eg2meJ(J?1)?L(L?1)?S(S?1) （7-2-3）

2J(J?1)为电子的旋磁比，?S??pS。电子自旋磁矩在恒定外磁场B0（z轴方向）

的作用下，会发生进动，进动角频率 ?0??B0 由于电子的自旋角动量pS的空间取向是量子化的，在z方向上只能取pSz?m? （m?S,S?1,?,?S?1,?S）m表示电子的磁量子数，由于S=1/2，所以m可取±1/2。电子的磁矩与外磁场B0的相互作用能为

??1E??S?B0??SzB0????B0

　　过去民间生孩子很讲究日子，若是遇到个黄道吉日全家都高兴，遇到不如意的日子则觉得很晦气，以至于现在生孩子为了选个好日子，不惜打催生针进行催产。其中“男不得初一，女不得十五”就是人们对孩子出生时忌讳的日子。

　　这句俗语在有些地方又说成“男怕初一，女怕十五”，这里的初一和十五主要指的是正月的日子。

　　正月初一是春节本是一个“降妖除魔”的节日，这一天出生的男孩是个“冲坎”的命，冲得过则命硬，性格刚烈，以后父母也很难管理，冲不过则大年初一成了忌日，比较晦气。

　　正月十五是元宵节，月圆之夜阴气正盛，这是出生的女孩也大多强势贪玩，在封建礼教盛行的古代，这类女孩并不受欢迎，所以有“女不得十五”之说。

　　“男不得初一，女不得十五”这句俗语充满了封建迷信色彩，并不科学，所以不要为了迎合这种迷信思想而改变产期。