自旋和角动量课件.ppt

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1、关于自旋和角动量现在学习的是第1页，共104页第六章自旋和角动量光谱线在磁场中的分裂，精细结构揭示一个新的自由度：自旋角动量的叠加，无耦合表象和耦合表象自旋单态和三重态现在学习的是第2页，共104页6.1 电子自旋斯特恩-盖拉赫 Stern-Gerlach实验1、磁矩在磁场中的附加能量、磁矩在磁场中的附加能量2、磁矩在非均匀磁场中受力、磁矩在非均匀磁场中受力现在学习的是第3页，共104页Stern-Gerlach实验两条线：两个不同值两条线：两个不同值X,y方向也是如此方向也是如此S态氢原子、银原子现在学习的是第4页，共104页6.1 电子自旋Uhlenbeck Goudsmit 理论两个假设

2、两个假设1、2、X 和和 y 方向也是如此，只方向也是如此，只有两个本征值有两个本征值类比轨道：类比轨道：现在学习的是第5页，共104页6.1 电子自旋现在学习的是第6页，共104页6.1 电子自旋自旋是个内禀的物理量无经典对应量满足角动量对易关系自旋是描述电子状态的第四个变量第四个变量现在学习的是第7页，共104页6.2 电子的自旋算符和自旋函数电子自旋算符的矩阵表示，泡利矩阵定义式：定义式：矢量式矢量式分量式分量式现在学习的是第8页，共104页6.2 电子的自旋算符和自旋函数已知已知所以所以类比类比实验结果实验结果现在学习的是第9页，共104页6.2 电子的自旋算符和自旋函数定义泡利算符：

3、定义泡利算符：现在学习的是第10页，共104页6.2 电子的自旋算符和自旋函数泡利算符满足反对易关系：泡利算符满足反对易关系：证明：证明：同理同理：现在学习的是第11页，共104页6.2 电子的自旋算符和自旋函数在表象中算符表达为矩阵；在表象中算符表达为矩阵；算符在自身表象中为对角矩阵算符在自身表象中为对角矩阵在自身表象中：在自身表象中：利用实验结果写出来的利用实验结果写出来的已知已知现在学习的是第12页，共104页6.2 电子的自旋算符和自旋函数根据反对易关系构造：根据反对易关系构造：现在学习的是第13页，共104页6.2 电子的自旋算符和自旋函数利用：利用：最后得到：最后得到：现在学习的是

4、第14页，共104页6.2 电子的自旋算符和自旋函数再利用：再利用：现在学习的是第15页，共104页6.2 电子的自旋算符和自旋函数最后得：泡利矩阵最后得：泡利矩阵现在学习的是第16页，共104页6.2 电子的自旋算符和自旋函数自旋算符的本征函数：取Sz表象，本征函数为现在学习的是第17页，共104页6.2 电子的自旋算符和自旋函数旋量算符旋量算符现在学习的是第18页，共104页6.2 电子的自旋算符和自旋函数或或旋量波函数旋量波函数现在学习的是第19页，共104页6.2 电子的自旋算符和自旋函数现在学习的是第20页，共104页6.2 电子的自旋算符和自旋函数现在学习的是第21页，共104页6

5、.2 电子的自旋算符和自旋函数思考题：Sx表象和Sy表象的结果如何？现在学习的是第22页，共104页6.3 粒子在电磁场中的运动：泡利方程经典哈密顿量现在学习的是第23页，共104页6.3 粒子在电磁场中的运动：泡利方程现在学习的是第24页，共104页6.3 粒子在电磁场中的运动：泡利方程现在学习的是第25页，共104页6.3 粒子在电磁场中的运动：泡利方程薛定谔方程：现在学习的是第26页，共104页6.3 粒子在电磁场中的运动：泡利方程现在学习的是第27页，共104页6.3 粒子在电磁场中的运动：泡利方程讨论：规范条件(库仑规范)现在学习的是第28页，共104页6.3 粒子在电磁场中的运动：

6、泡利方程守恒流现在学习的是第29页，共104页现在学习的是第30页，共104页6.3 粒子在电磁场中的运动：泡利方程现在学习的是第31页，共104页6.3 粒子在电磁场中的运动：泡利方程规范变换现在学习的是第32页，共104页现在学习的是第33页，共104页6.3 粒子在电磁场中的运动：泡利方程Pauli方程现在学习的是第34页，共104页6.3 粒子在电磁场中的运动：泡利方程现在学习的是第35页，共104页6.3 粒子在电磁场中的运动：泡利方程现在学习的是第36页，共104页6.4 Landau 能级目的：研究带电粒子在均匀恒定磁场中的运动，解Schrodinger方程求能级和波函数现在学习

7、的是第37页，共104页6.4 Landau 能级现在学习的是第38页，共104页6.4 Landau 能级现在学习的是第39页，共104页6.5 两个角动量的耦合角动量升降算符现在学习的是第40页，共104页6.5 两个角动量的耦合现在学习的是第41页，共104页6.5 两个角动量的耦合现在学习的是第42页，共104页6.5 两个角动量的耦合现在学习的是第43页，共104页6.5 两个角动量的耦合现在学习的是第44页，共104页6.5 两个角动量的耦合现在学习的是第45页，共104页6.5 两个角动量的耦合现在学习的是第46页，共104页6.5 两个角动量的耦合现在学习的是第47页，共104

8、页6.5 两个角动量的耦合现在学习的是第48页，共104页6.5 两个角动量的耦合无耦合表象：现在学习的是第49页，共104页6.5 两个角动量的耦合现在学习的是第50页，共104页6.5 两个角动量的耦合耦合表象：现在学习的是第51页，共104页6.5 两个角动量的耦合现在学习的是第52页，共104页6.5 两个角动量的耦合现在学习的是第53页，共104页6.5 两个角动量的耦合现在学习的是第54页，共104页6.5 两个角动量的耦合现在学习的是第55页，共104页6.5 两个角动量的耦合现在学习的是第56页，共104页6.6 Clebsch-Gordon系数现在学习的是第57页，共104页

9、6.6 Clebsch-Gordon系数现在学习的是第58页，共104页6.6 Clebsch-Gordon系数现在学习的是第59页，共104页6.6 Clebsch-Gordon系数现在学习的是第60页，共104页6.6 Clebsch-Gordon系数现在学习的是第61页，共104页6.6 Clebsch-Gordon系数例：L,S耦合,取 共同表象，本征函数为现在学习的是第62页，共104页6.6 Clebsch-Gordon系数现在学习的是第63页，共104页6.6 Clebsch-Gordon系数现在学习的是第64页，共104页6.6 Clebsch-Gordon系数现在学习的是第6

10、5页，共104页6.6 Clebsch-Gordon系数现在学习的是第66页，共104页6.6 Clebsch-Gordon系数现在学习的是第67页，共104页6.6 Clebsch-Gordon系数现在学习的是第68页，共104页6.6 Clebsch-Gordon系数现在学习的是第69页，共104页6.6 Clebsch-Gordon系数现在学习的是第70页，共104页6.7 光谱线精细结构目的：研究L,S耦合，解释碱金属双线结构若不考虑L,S耦合现在学习的是第71页，共104页6.7 光谱线精细结构无耦合表象耦合表象(是常数)现在学习的是第72页，共104页6.7 光谱线精细结构现在学习

11、的是第73页，共104页6.7 光谱线精细结构L,S耦合现在学习的是第74页，共104页6.7 光谱线精细结构ml,ms 不是好量子数好量子数是(n,l,j,m)现在学习的是第75页，共104页6.7 光谱线精细结构现在学习的是第76页，共104页6.7 光谱线精细结构现在学习的是第77页，共104页6.7 光谱线精细结构现在学习的是第78页，共104页6.7 光谱线精细结构现在学习的是第79页，共104页钠原子2P项的精细结构现在学习的是第80页，共104页6.7 光谱线精细结构现在学习的是第81页，共104页6.8 Zeeman效应正常Zeeman效应(不考虑L,S耦合)现在学习的是第82

12、页，共104页6.8 Zeeman效应现在学习的是第83页，共104页6.8 Zeeman效应现在学习的是第84页，共104页6.8 Zeeman效应现在学习的是第85页，共104页6.8 Zeeman效应现在学习的是第86页，共104页强磁场中S项和P项的分裂现在学习的是第87页，共104页6.8 Zeeman效应现在学习的是第88页，共104页6.8 Zeeman效应反常Zeeman效应(考虑L,S耦合)现在学习的是第89页，共104页6.8 Zeeman效应现在学习的是第90页，共104页6.8 Zeeman效应现在学习的是第91页，共104页现在学习的是第92页，共104页6.9 自旋

13、单态和三重态目的：讨论两个自旋为1/2的粒子，自旋之间的耦合现在学习的是第93页，共104页6.9 自旋单态和三重态现在学习的是第94页，共104页6.9 自旋单态和三重态现在学习的是第95页，共104页6.9 自旋单态和三重态现在学习的是第96页，共104页6.9 自旋单态和三重态现在学习的是第97页，共104页6.9 自旋单态和三重态现在学习的是第98页，共104页6.9 自旋单态和三重态现在学习的是第99页，共104页两个电子自旋组合的四种可能态现在学习的是第100页，共104页本章小结现在学习的是第101页，共104页本章小结现在学习的是第102页，共104页本章小结现在学习的是第103页，共104页感谢大家观看现在学习的是第104页，共104页