سلام .
واقعیت اینه که هیدروژن و همه ی اتم هایی که یک تک الکترون دارند به هر دو صورت یافت می شود . واقعیت اینه که در غیاب میدان مغناطسیی هیچ فرقی بین این دو حالت وجود نداره . یه جورایی وجود میدان معناطیسی باعث ایجاد جهت گیری برای میادین مغناطیسی ( و طبعا الکتریکی ) میشه .
به این مثال ( که من خیلی دوستش دارم
) توجه کنید :
فرض کنید که یک ساعت شیشه ای داریم که اعدادی روی آن نوشته نشده است و عقربه های آن از هر دو طرف قابل مشاهده باشد . خب به نظر شما عقربه های این ساعت ، ساعتگرد می چرخند یا پاد ساعتگرد ؟!!!! معلومه که نمی توان به این سوال پاسخ داد زیرا از هر طرف عقربه ها در یک جهت می چرخند. یعنی از یک طرف ساعتگرد و از طرف دیگر پادساعتگرد است . حال فرض کنید که نشانه ای روی این ساعت می گذاریم ( که باعث تفاوت بین دو روی ساعت می شود ) با توجه به این مسئله حالا که یک نوع جهت گیری نسبی ایجاد شده است می توانیم جهت حرکت عقربه ها را از یکدیگر تشخیص بدهیم.
حالا از این مثال برای مسئله خودمون یعنی اسپین الکترون ها استفاده می کنیم :
در غیاب میدان مغناطیسی اسپین الکترون ها بستگی به این دارد که آنها را از کدام طرف نگاه کنیم . یعنی با توجه به جهت نگاه ما هم می توانیم الکترونی با چرخش ساعتگرد( اسپین 2/1+ ) و هم الکترونی با چرخش پادساعتگرد ( اسپین 2/1- ) داشته باشیم . اما اگه میدان مغناطیسی وجود داشته باشه . از اونجایی که یک میدان الکتریکی در حال حرکت ( یعنی الکترون ) یک میدان مغناطیسی ایجاد می کنه دو حالت برای الکترون تک ما پیش می آید یعنی جهت این میادین مغناطیسی در راستای هم یا در جهات مخالف هم باشند. و چون جهت میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط الکترون با جهت چرخش اون به دور خودش مربوطه ما می تونیم اسپین الکترون ها رو نامگذاری کنیم . چون حالا یک فرقی بین اون ها ایجاد شده .
ولی قضیه الکترون ها با قضیه ساعت شیشه ای کمی فرق می کند . در مثال ساعت برای ساعت فرقی نمی کند که در کدام جهت بچرخد . ولی برای الکترون بحث انرژی در میان است . اگر قطب های همنام میدان مغناطیسی خارجی و میدان الکترون در مجاورت هم باشند انرژی الکترون به علت نیروی دافعه بیشتر است و اگر قطب ها مخالف باشند به علت نیروی جاذبه ( و علامت منفی انرژی پتانسیل در رابطه کولن : E=k*q1q2/r ) انرژی الکترون کمتر است . پس الکترون هایی که قطب های همنام آنها در راستای میدان مغناطیسی خارجی است به صورت غریزی ( یعنی به صورت خود به خودی و با آزاد کردن تفاوت انرژی بین این دو حالت ) به حالت پایدار تر در می آیند. پس با توجه به روش نامگذاری اسپین اونها، ما فقط یکی از این دو اسپین رو خواهیم داشت چون همه الکترون ها به حالتی که از نظر انرژی پایدار تر است رفته اند .
این حالت رو به صورت قرار دادی برابر اسپین 2/1+ یا اسپین رو به بالا در نظر گرفته اند .
واقعیت اینه که هیدروژن و همه ی اتم هایی که یک تک الکترون دارند به هر دو صورت یافت می شود . واقعیت اینه که در غیاب میدان مغناطسیی هیچ فرقی بین این دو حالت وجود نداره . یه جورایی وجود میدان معناطیسی باعث ایجاد جهت گیری برای میادین مغناطیسی ( و طبعا الکتریکی ) میشه .
به این مثال ( که من خیلی دوستش دارم
) توجه کنید :فرض کنید که یک ساعت شیشه ای داریم که اعدادی روی آن نوشته نشده است و عقربه های آن از هر دو طرف قابل مشاهده باشد . خب به نظر شما عقربه های این ساعت ، ساعتگرد می چرخند یا پاد ساعتگرد ؟!!!! معلومه که نمی توان به این سوال پاسخ داد زیرا از هر طرف عقربه ها در یک جهت می چرخند. یعنی از یک طرف ساعتگرد و از طرف دیگر پادساعتگرد است . حال فرض کنید که نشانه ای روی این ساعت می گذاریم ( که باعث تفاوت بین دو روی ساعت می شود ) با توجه به این مسئله حالا که یک نوع جهت گیری نسبی ایجاد شده است می توانیم جهت حرکت عقربه ها را از یکدیگر تشخیص بدهیم.
حالا از این مثال برای مسئله خودمون یعنی اسپین الکترون ها استفاده می کنیم :
در غیاب میدان مغناطیسی اسپین الکترون ها بستگی به این دارد که آنها را از کدام طرف نگاه کنیم . یعنی با توجه به جهت نگاه ما هم می توانیم الکترونی با چرخش ساعتگرد( اسپین 2/1+ ) و هم الکترونی با چرخش پادساعتگرد ( اسپین 2/1- ) داشته باشیم . اما اگه میدان مغناطیسی وجود داشته باشه . از اونجایی که یک میدان الکتریکی در حال حرکت ( یعنی الکترون ) یک میدان مغناطیسی ایجاد می کنه دو حالت برای الکترون تک ما پیش می آید یعنی جهت این میادین مغناطیسی در راستای هم یا در جهات مخالف هم باشند. و چون جهت میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط الکترون با جهت چرخش اون به دور خودش مربوطه ما می تونیم اسپین الکترون ها رو نامگذاری کنیم . چون حالا یک فرقی بین اون ها ایجاد شده .
ولی قضیه الکترون ها با قضیه ساعت شیشه ای کمی فرق می کند . در مثال ساعت برای ساعت فرقی نمی کند که در کدام جهت بچرخد . ولی برای الکترون بحث انرژی در میان است . اگر قطب های همنام میدان مغناطیسی خارجی و میدان الکترون در مجاورت هم باشند انرژی الکترون به علت نیروی دافعه بیشتر است و اگر قطب ها مخالف باشند به علت نیروی جاذبه ( و علامت منفی انرژی پتانسیل در رابطه کولن : E=k*q1q2/r ) انرژی الکترون کمتر است . پس الکترون هایی که قطب های همنام آنها در راستای میدان مغناطیسی خارجی است به صورت غریزی ( یعنی به صورت خود به خودی و با آزاد کردن تفاوت انرژی بین این دو حالت ) به حالت پایدار تر در می آیند. پس با توجه به روش نامگذاری اسپین اونها، ما فقط یکی از این دو اسپین رو خواهیم داشت چون همه الکترون ها به حالتی که از نظر انرژی پایدار تر است رفته اند .
این حالت رو به صورت قرار دادی برابر اسپین 2/1+ یا اسپین رو به بالا در نظر گرفته اند .