Уленбек спин

Спектры атомов проявляют тонкую структуру, которая не может быть объяснена при помощи только что обсуждавшейся теории. Например, некоторые линии могут быть разрешены в близко расположенные мультиплеты в присутствии магнитного поля (эффект Зеемана) или электрического поля (эффект Штарка). Эта тонкая структура была объяснена в 1925 г. Гаудсмитом и Уленбеком влиянием собственного магнитного момента электрона, который не зависит от его орбитального момента. Позднее Дирак применил теорию относительности к квантовой механике и показал, что действительно можно теоретически обосновать собственный угловой момент электрона. Термин спин электрона применяется, но было бы неправильно думать, что собственные магнитные эффекты электрона обусловлены вращением массы вокруг оси. Собственный угловой момент электрона может быть рассмотрен в известном смысле аналогично орбитальному угловому моменту. Величину 5 полного спина можно выразить как [c.391]

Разрешению этих противоречий и неясностей способствовало, во-первых, предположение С. Гаудсмита и Дж. Уленбека (1925) о существовании такого важного свойства электрона, имеющего особое значение для образования химической связи, как спин, во-вторых, создание квантовой теории. Согласно представлению о спине, электрон, кроме вращения вокруг ядра по определенной орбите, вращается также вокруг собственной оси, обладая вследствие этого дополнительным магнитным моментом (спином). В зависимости от направления вращения электронов (по часовой стрелке или против) спины различаются по знаку. Существование спина было убедительно обосновано П. Дираком, сформулировавшим волновое уравнение для электрона (1928). Позднее этому [c.148]

Метод электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) можно рассматривать как замечательное развитие опыта Штерна— Герлаха. В одном из наиболее фундаментальных экспериментов, предпринятых с целью исследования структуры вещества, Штерн и Герлах установили, что суммарный электронный магнитный момент атома может принимать в магнитном поле лишь некоторые дискретные ориентации. Позднее Уленбек и Гаудсмит связали факт наличия у электрона магнитного момента с глубокой концепцией существования электронного спина. Независимо от того, представляет ли для читателя непосредственный интерес огромное число систем, исследование которых возможно методом ЭПР, необходимо составить себе общее представление [c.9]

В дополнение к орбитальной тонкой структуре, которую можно объяснить с помощью квантового числа I, экспериментально пока-г зано, что спектры щелочных металлов имеют дублетную структуру. Оказалось, что спектральные линии, которые когда-то считались единичными линиями, в действительности являются двумя очень близко расположенными друг к другу линиями. Объяснить это с помощью модели Бора — Зоммерфельда было невозможно. В 1925 г. Уленбек и Гаудсмит объяснили это явление тем, что электрон в дополнение к орбитальному движению имеет момент количества движения, обусловленный вращением его вокруг собственной оси, и этому вращению соответствует магнитный момент. Это приводит к новому квантовому числу, называемому спиновым квантовым числом Шв. Величина спинового момента количества движения равна 1/2 в единицах Н/2л. Положительные и отрицательные значения спина обусловлены его направлением. Например, если спин электрона направлен по часовой стрелке, то он взаимодействует с орбитальным магнитным моментом электрона и дает энергию, отличающуюся от энергии электрона, спин которого направлен против часовой стрелки. Разница в энергиях, обусловленная противоположным направлением спинов электронов,относительно мала, но все же достаточна для того, чтобы привести к наблюдаемой дублетной структуре. Однако имеется ряд серьезных трудностей, вытекающих из предположения о физически вращающемся электроне, но соответствие теории с практикой пока еще достаточно для того, чтобы сохранить теорию. [c.65]

Спин электрона. Для объяснения тонкой структуры атомных спектров Уленбек и Гаудсмит [ ] предположили, что электрон обладает механическим моментом, который обусловлен его вращением вокруг собственной оси. Этот механический момент называют спиновым, а само явление получило название спина электрона. Чтобы удовлетворить [c.59]

Гаудсмит и Уленбек предложили гипотезу о том, что электроны вращаются вокруг своей воображаемой оси. Это движение было названо спином, Отсюда появился и термин спиновое квантовое число , [c.358]

В 1925 г. Уленбек и Гаудсмит предположили, что электрон ведет себя как вращающаяся частица и имеет внутренний угловой (спиновый) и связанный с ним магнитный моменты. Эта гипотеза позволила объяснить некоторые небольшие расщепления, наблюдавшиеся в атомных спектральных линиях. Уленбек и Гаудсмит нашли, что необходимо постулировать полуцелое квантовое число спинового углового момента (спина) [c.52]

Хорошей иллюстрацией к истинно простому ротационному явлению служит условно простое спиновое. Понятие спина было введено в науку Дж. Уленбеком и С. Гаудсмитом в 1925 г. применительно к электрону. Спин определяет внутренний момент количества движения микрочастицы и не связан с перемещением частицы как целого, поэтому для объяснения спина образ вращающегося тела может быть использован лишь грубо приближенно. Факт существования спина подтвержден экспериментом. Но мы не располагаем необходимыми понятиями для определения основного истинно простого ротационного явления. [c.258]

Знание i 3-(j)yHKnHH само по себе недостаточно для описания состояния элементарной частицы. Последняя характеризуется еще одним параметром, не имеющим аналогии в классической ф изике, —так называемым спиновым вращательным моментом, который определяет особые свойства элементарной частицы, открытые Гаудсмитом и Уленбеком (1925 г.) и подробнее рассмотренные в гл. 5. Эти ученые установили, что спиновая функция а, соответствующая волновой функции а з, может быть записана в - и р-формах. Для а проекция механического момента вращения частицы на ось вращения равна а для Р она равна —Vs . Функция состояния системы определяется как Ч =а1)а. [Функции пёремножаются при условии независимости поступательного движения частицы и спина (отсутствует спинорбитальное взаимодействие ).] (Подробнее об умножении вероятностных функций см. также разд. 6.2.1.) [c.30]

Голландские физики Г. Е. Уленбек и С. А. Гоудсмит пришли к выводу (1925), что электрон обладает особыми свойствами, которые связаны с наличием у него спина (S — spin). Открытие спина как неотъемлемого физического свойства электрона оказало огромное влияние на последующее развитие физики атома, углубило понимание магнетизма вещества, позволило объяснить тонкую структуру спектра, эффект Зеемана и другие явления. [c.63]

Уравнение Шрёдингера не содержит никаких сведений о спине электрона, который является одной из его важнейших характеристик. Представление о спине, или собственном магнитном моменте электрона, было введено в физику в 1925 г. Дж. Ю. Уленбеком и С. А. Га-удсмитом. Более общее волновое уравнение, включающее спин электрона, было получено Паулем Дираком в 1928 г. Однако вследствие сложности этого уравнения предпочитают пользоваться более простым уравнением Шрёдингера, дополняя его спиновыми волновыми функциями. [c.164]

В дополненпе к орбитальной тонкой структуре, которую можно объяснить с помощью квантового числа /, экспериментально показано, что спектры щелочных металлов имеют дублетную структуру. Оказалось, что спектральные линии, которые когда-то считались единичными линиями, в действительности являются двумя очень близко расположенными друг к другу линиями. Объяснить это с помощью модели Бора — Зоммерфельда было невозможно. В 1925 г. Уленбек и Гаудсмит объяснили это явление тем, что электрон в дополнение к орбитальному движению имеет момент количества движения, обусловленный вращением его вокруг собственной оси, и этому вращению соответствует магнитный момент. Это приводит к новому квантовому числу, называемому спиновым квантовым числом т . Величина спинового момента количества движения равна 1/2 в единицах /г/2л. Положительные и отрицательные значения спина обусловлены его направлением. Например, если спин электрона направлен по часовой стрелке, то он взаимодействует с орбитальным магнитным моментом электрона и дает энергию, отличающуюся от энергии электрона, [c.68]

В 1928 г. был найден квантовомеханический ответ на вопрос об электронном спине. Волновое уравнение в виде, предложенном Шредингером, было нерелятивистским. Желая привести волновую механику в соответствие с теорией относительности, Дирак вывел волновое уравнение, которое естественно привело к спиновому моменту количества движения электрона. По теории Дирака, электрон имеет такой же момент количества движения и магнитный момент, как и вращающийся электрон по Уленбеку и Гауд-смиту. Однако, как и в случае с тремя другими квантовыми числами, квантовомеханические свойства электронного спина являются результатом последовательных математических расчетов и не приводят к проблемам, возникающим из физической картины электрона, вращающегося вокруг собственной оси. [c.69]

Существование спина электрюна, первоначально постулированное Уленбеком и Гаудсмитом, впоследствии было установлено теоретически в рамках релятивистского волнового уравнения Дирака (1927). Из уравнения Дирака следует, что состояние электрона в центральном поле (в частности, в водородоподобном атоме) зависит от четырех координат. [c.39]

Изучая тонкие эффекты в атомных спектрах щелочных металлов, Д. Уленбек и С. Гоудсмит в 1925 г. пришли к выводу, что состояние электрона в атоме зависит также от его собственного момента количества движения, возникающего как бы из-за вращения электрона вокруг своей оси. Разумеется, представить себе наглядно, как частица-волна крутится волчком, невозможно. Вместе с тем электрон, обладая электрическим зарядом, проявляет и собственный магнитный момент. Его называют спином электрона и обозначают через 5, равное /г. [c.35]

После ряда открытий, в частности после обнаружения волновых свойств электронов и других микрочастиц, стало ясно, что теория Бора недостаточная. Она потерпела неудачу даже в попытке построения второго по сложности атома — атома гелия, состоящего из ядра и двух электронов. Она не смогла объяснить обнаруженной мульти-плетности (множественности) спектральных линий в атомных спектрах элементов. Например, спектральные линии щелочных металлов оказались дублетами с очень малым отличием длин воли линий, составляющих эти дублеты. Также линии серии Бальмера в спектре водорода не являются единичными и каждая расщеплена на две очень близко расположенные линии. Это объяснили Уленбек и Гоудсмит в 1925 г. допущением у электронов вращательного (веретенообразного)-движения, что обусловливает появление у них, кроме орбитального, еще спинового вращательного момента, а также спинового магнитного момента (спин — от английского to spin — вращаться). Ориентация спинового момента электрона в дйух противоположных [c.62]

Все рассмотренные выше движения электрона характеризуют его поступательное перемещение в околоядерном пространстве атома. Поэтому логично предположить, что частицы обладают некоторым собственным движением и, следовательно, собственным моментом количест-на движения. Грубой моделью такого движения может служить вращение частицы вокруг собственной оси. Такая модель породила и специфическое наименование внутреннего движения, происходящее от английского слова spin —волчок, вращение. В соответстьии с этим внутренний момент количества движения микрочастиц называют спином (s). Понятие спина было введено в 1925 г. Дж. Уленбеком и Г. Гаудсмитом, которые предположили у электрона наличие спино- [c.194]

В 1925 г. два голландских физика Г. Е. Уленбек и С. А. Гудсмит открыли, что электрон обладает свойствами, соответствующими наличию у него спина электрон можно представить себе вращающимся вокруг оси точно так же, как Земля вращается вокруг некоторой оси проходящей через ее Северный и Южный полюсы. Величина спина (момент количества движения) одинакова для всех электронов, но ориентация оси может меняться. По отношению к определенному направлению, такому, например, как направление магнитного поля Земли, свободный электрон может ориентироваться только в одном из двух направлений он должен быть ориентирован параллельно данному полю или антипараллельно (иметь противоположную ориентацию). [c.111]

Рис. 5. Возникновение спина электрона (согласно Уленбеку и Голдсмиту)

В 1925 г. Уленбек и Гаудсмит предположили, что электрон ведет себя как вращающаяся частица и имеет внутренний угловой (спиновый) и связанный с ним магнитный моменты. Эта гипотеза позволила объяснить некоторые небольшие расщепления, наблюдавшиеся в атомных спектральных линиях. Уленбек и Гаудсмит нашли, что необходимо постулировать по-луцелое квантовое число спинового углового момента (спина) 5 = 2 в противоположность целым значениям / = О, 1, 2,. .., которые может принимать квантовое число орбитального углового момента электрона. В предыдущей главе было показано, что орбитали с данным значением / вырождены 2/-+- 1-кратно, каждое из 2/-+- 1-состояний соответствует различным значениям т. По аналогии следует ожидать, что так как для электрона 5 = /2, то существует 25 + 1 2 разных компонент спина, т. е. Шз принимает значения /2 или — /2. Такова была гипотеза Уленбека и Гаудсмита. Позднее выяснилось, что еще за три года до их гипотезы Штерном и Герлахом были выполнены эксперименты, подтверждающие этот вывод. Эти ученые пропускали пучок атомов серебра через неоднородное магнитное поле и установили, что он расщепляется на два пучка, так как если бы атомы серебра имели именно два допустимых направления магнитных моментов относительно направления магнитного поля. Так как в атомах серебра имеется лишь один электрон на 5-орбитали сверх замкнутой (и поэтому сферической) оболочки, поведение атомов серебра в магнитном поле определяется свойствами этого электрона. Поэтому расщепление, наблюдавшееся Штерном и Герлахом, очевидно, обусловлено существованием двух возможных значений Шз для электрона. [c.52]

Спин — квантово-механическое свойство электрона, которое невозможно точно объяснить с помощью традиционных представлений на основе механического поведения макрочастиц. Без учета волновых свойств электрона спин можпо интерпретировать путем сравнения электрона с шаром, вращающимся вокруг выбранной оси. Спин характеризует направление вращения и, следовательно, при двух возможных направлениях механического вращения должно существовать два разных спина электрона. Концепция о спине электрона в атоме введена в квантовую механику американскими учеными Уленбеком н Гаудсмнтом (1923 г.), постулировавшими на основе анализа опытных спектроскопических данных возможность рассмотрения электрона как вращающегося волчка. [c.88]

Прежде чем перейти к рассмотрению электронного строения атома, следует заметить, что не все физики считали элементарными четыре вышеупомянутые корпускулы. Так, например, согласно Л. де Бройлю , одна из них, вероятно, представляет собою сложную корпускулу. Предполагалось, что протон, отрицательный электрон и положительный электрон элементарны и что нейтрон образован из протона, придаюш его ему почти всю массу, и электрона, электрический заряд которого нейтрализует заряд протона. Предполагалось также, что элементарными корпускулами являются нейтрон и оба электрона тогда протон был бы образован из нейтрона и положительного электрона и, таким образом, не имел бы характера элементарной корпускулы. Было принято, что электрон, кроме электрического заряда, обладает также магнитным моментом и вращательным движением (Уленбек и Гаудсмит, 1925), названным спином электрона. [c.417]

Спиновое квантовое число ms. В 1925 г. голландские физики С. Гоудсмит и Дж. Уленбек пришли к выводу, что объяснить некоторые особенности атомных спектров можно лишь в том случае, если ввести еще один параметр, определяющий состояние электрона. Они постулировали наличие у электрона вращения вокруг оси наподобие волчка, и от английского слова зр1п1п (вращаться) вошел в обиход термин спин электрона . Четвертое квантовое число Ше способно принимать только два возможных значения +1/2 и —1/2. Считается, что спин электрона — следствие его корпускулярных свойств. Согласно доквантовой механике [c.57]

Уленбек и Гоудсмит (1925) провели обширное исследование спектров атомов и нашли, что некоторые их особенности можно объяснить, только постулировав спин электрона. Они приняли, что электрон при движении вокруг ядра вращается вокруг собственной оси, причем возможны только два направления вращения. Поэтому спиновое квантовое число s может иметь только одно из двух возможных значений а или р в зависимости от направления вращения. Согласно волновой механике, не обязательно, конечно, считать, что электрон в действительности испытывает физическое вращение, однако он ведет себя так, будто обладает дополнительной степенью свободы, которая может иметь только одно из двух воз.можных значений. [c.24]

Развитие спектроскопической техники и увеличение разрешающей силы приборов позволило обнаружить, что некоторые линии в спектре атома водорода и щелочных металлов в действительности состоят из двух отдельных, близко расположенных линий. Для объяснения этого явления Уленбек и Гаудсмит предположили, что электрон подобно земле, вращается не только вокруг атомного ядра, но одновременно и вокруг своей оси. Вращение электрона как заряженной частицы приводит к тому, что он ведет себя как маленький магнитик. В результате этот магнитик должен определенным образом ориентироваться во внешнем магнитном поле. По-английски вращение переводится словом спин, так что это явление получило название спйна электрона. Электрон имеет совершенно определенные значения собственного [c.247]

Незадолго до открытия квантовой механики Гаудсмит и Уленбек по казали, что многие загадочные особенности атомных спектров можно объяснить, если предположить, что электрон вращается вокруг собственной оси. Это новое свойство, которое называется спиновым угловым мо.иентом (или, как часто говорят, просто спином) обладает, как оказалось, весьма удивительными особенностями., Гаудсмит и Уленбе1< должны были принять, что возможны только два состояния спина. Эти два состояния отличаются только тем, что в одном из них компонента спинового углового момента в произвольно выбранном направлении равна -Ь (1/2) А, а во втором — (1/2) Ь Они должны были принять также, что со спином ассоциирован магнитный диполь, компоненты которого в данном направлении (т. е. в направлении магнитного поля) могут иметь только два значения + Рдь где рм — магнетон Бора. Этот момент равен удвоенному значению (1/2) Рм> которого можно было ожидать, в случае, если спиновый угловой момент возникает так же, как орбитальный угловой момент. [c.232]

Исследуя самопроизвольное излучение урана, обнаруженное А. Бек-керелем, М. Склодовская-Кюри и П. Кюри открыли (1898) радий и полоний и положили начало интенсивному изучению явления радиоактивности. Открытие ядерного строения атомов Э. Резерфордом (1911) и установление атомных номеров элементов по характеристическим спектрам элементов Мозли (1913) позволили определить, что между водородом и ураном должно находиться 90 элементов. Классические работы Н. Бора установили дискретное строение электронных оболочек. С развитием современной атомной физики периодический закон получил незыблемый теоретический фундамент. Создание квантовой механики Б. Гейзенбергом, М. Борном, П. Дираком, Э. Шредингером, Л. де Бройлем и другими выдающимися физиками нашего времени, открытие О. Стонером и В. Паули принципа заполнения электронных уровней и обнаружение спина электрона Гаудс-митом и Уленбеком завершили строгое теоретическое обоснование периодического закона. [c.10]

На каждой орбитали мо5кет находиться не более двух электронов. В 1925 г. Уленбек и Гаудсмит обнаружили, что электрон обладает свойством, названным спином, определяющим его собственный угловой и магнитный моменты оказалось, что в магнитном поле этот момент может быть ориентирован только двумя способами — либо по направлению поля, либо против пего. Поэтому говорят, что, кроме трех простра1[ст-венпых квантовых чисел и, I жт1, электрон имеет спиновое квантовое число т.,, равное -ЬV2 или —V2 [c.23]

Паули (1925) и Гаудсмит и Уленбек (1925) предположили, что электрон, движущийся по своей орбите, одновременно вращаетоя вокруг своей оси. Далее они постулировали, что вклад спина в полный момент системы квантован с разрешенными значениями (й/2я), где 5 —спиновое квантовое число — может быть равно 1/2. Иначе говоря, спин электрона может быть ориентирован только в двух направлениях и с ним связан магнитный момент, [18 = 2в ек14лтп1с) = 2s J,в. Более поздняя теория дала выражение [5 (5 4- 1)] /2 к/2л, а для соответствующего магнитного момента спина-выражение 2 [5 ( + = У"3 магнетонов Бора. [c.35]

Гудсмиту и Уленбеку удалось объяснить это явление. Двойные линии соответствуют двум различным значениям момента количества движения, тогда как ранее предполагалось, что при данном значении I момент количества движения имеет только одно определенное значение. Эти авторы предположили, что электрон обладает собственным моментом количества движения, который может либо прибавляться к моменту количества движения, определяемому движением электрона по орбите, либо вычитаться из него. Собственный момент количества движения электрона возникает в результате наличия так называемого спина электрона. Такое предположение естественным образом вытекает из гипотезы, что масса электрона не сосредоточена в одной точке, а распределена в конечной области пространства. Таким образом, для того чтобы полностью определить данное квантовое состояние электрона, недостаточно знать пространственные квантовые числа надо знать еще, прибавляется ли спин электрона к орбитальному моменту количества движения или вычитается из него. Два возможных спиновых состояния каждого электрона часто называют положительным и отрицательным и иногда [c.35]

Спин электрона. Три квантовых числа главное, орбитальное и магнитное — определяют волновую функцию электрона, т. е. то, что называют атомной орбиталью и сокращенно обозначают АО. Как показали Уленбек и Гаудсмит, для определения полной волновой функции электрона необходимо значение еще одной функции, которая называется спиновой функцией. Основанием для этого заключения послужил тот факт, что спектральные линии щелочных металлов, которые ранее считали одиночными, при тщательном исследоваиии оказались дублетными, т. е. состоящими из двух близко расположенных линий. Разность в частотах линий [c.163]

Г. Уленбек и С. Гоудсмит ввели представление о спине электрона. [c.591]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология