Как магнитное поле влияет на электронный спин?

Насколько я понимаю, в эксперименте Эйнштейна-де Хааза мы прикладываем магнитное поле к ферромагнитному материалу, и спин его электронов выравнивается с магнитным полем, создавая магнитный диполь.

Но в эксперименте Штерна-Герлаха магнитное поле не влияет на вращение, иначе пучок атомов не разделился бы надвое. Если бы электроны в эксперименте E-dH вели себя так же, не было бы макроскопического диполя.

Я, вероятно, неправильно понимаю, как работает один из этих экспериментов, но если это не так, почему вращение действует по-разному в этих двух экспериментах?

«Но в эксперименте Штерна-Герлаха магнитное поле не влияет на вращение…»: Технически это неверно. Аппарат СГ «измеряет» спин электрона, а измерение на квантовой системе влияет на ее динамику. То, что вы получаете на выходе измерения, является результатом вашего измерения.

Ответы (3)

В обоих случаях магнитное поле не изменяет спин электрона. Разница в том, что электроны в эксперименте Эйнштейна-де Гааза являются частью решетки, а электроны в эксперименте Штерна-Герлаха - нет.

В эксперименте Штерна-Герлаха электроны в пучке эффективно изолированы, а это означает, что какое бы спиновое состояние они ни имели, когда их поместили в пучок, оно останется таким же. Градиент магнитного поля не меняет направление вращения, он просто оказывает силу в том направлении, которое диктует вращение.

В эксперименте Эйнштейна-де Гааза электроны являются частью решетки с множеством других электронов при ненулевой температуре. Поэтому из-за взаимодействий в решетке спин каждого электрона постоянно колеблется, независимо от наличия магнитного поля. В отсутствие магнитного поля существует одинаковая вероятность обнаружить электрон в любой спиновой конфигурации. Приложенное магнитное поле делает некоторые спиновые конфигурации (а именно те, которые параллельны направлению поля) более низкой энергией, чем другие, поэтому оно сдвигает распределение вероятностей в направлении, параллельном полю*. Чем сильнее приложенное поле, тем сильнее распределение взвешено в этом направлении. Так что магнитное поле на самом деле не меняет направление вращения,

* В некоторых случаях (см. антиферромагнетизм) взаимодействия между соседними электронами могут быть более важными, чем внешнее поле, и приводить к необычным эффективным потенциалам, создающим странное расположение спинов. Однако обычно все происходит так, как описано выше.

Спин создает магнитный момент мю который может быть перемещен и повернут магнитным полем Б (вы можете думать об этом классически), с:

Ф "=" ∇ ( мю ⋅ Б )
и
Т "=" мю × Б

где Ф это сила и Т момент, действующий на момент.

В эксперименте Штерна-Герлаха луч действительно разделяется на столько подлучей, сколько возможных проекций спина (2, если s = 1/2), если только предыдущее измерение не установило для всех проекций одно и то же значение.

введите описание изображения здесь

Да, я понимаю, мой вопрос в том, почему эксперимент Штерна-Герлаха измеряет только проекцию спина, а эксперимент Эйнштейна-де Хааса заставляет все спины иметь одинаковую проекцию. Если бы он измерял спины, как в первом случае, половина электронов имела бы спин вверх, а другая половина — вниз, в результате чего общий магнитный дипольный импульс был бы равен нулю. Но это не то, что происходит.

Я полагаю, что это связано с тем, что в ферромагнитном случае электроны не могут свободно двигаться. Они являются частью металлической сетки и находятся в связанном состоянии с ядром. Поэтому их единственный шанс отреагировать — перевернуть вращение (и остаться связанным).

Как магнитное поле влияет на электронный спин?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v