泡利与自旋假说.ppt

泡利与自旋
假说
录


3泡利的是非功过
泡利简介
美籍奥地利科学家沃尔夫冈·泡利( Wolfgang E. Pauli,
1900~1958),是迎着20世纪一同来到世界的,父亲是维也纳大
学的物理化学教授,是奥地利的物理学家兼哲学家。
泡利生于奥地利维也纳一位医学博士的家庭里,从童年时代就
受到科学的熏陶,在中学时就自修物理学。1918年中学毕业后,泡
利带着父亲的介绍信,到慕尼黑大学访问著名物理学家索墨菲,要
求不上大学而直接做索末菲的研究生,索末菲当时没有拒绝,却难
免不放心,但不久就发现泡利的才华,于是泡利就成为慕尼黑大学
最年轻的研究生。
1918年,18岁的泡利初露锋芒,他发表了第一篇论文,是关于
900~1958
引力场中能量分量的问题。1919年,泡利在两篇论文中指出韦耳
( H Wegl)引力理论的一个错误,并以批判的角度评论韦耳的理论
其立论之明确,思考之成熟,令人很难相信这出自一个不满20岁的
青年之手
泡利简介
沃尔夫冈·泡利大事表
1900年4月25日生于奥地利维也纳
1918年,成为慕尼黑大学索末菲教授的研究生
1921年,泡利以一篇氢分子模型的论文获得博士学位
1922年,泡利在哥廷根大学任玻思的助教;
1923—1928年,泡利在汉堡大学任讲师;
1935年,为躲避法西斯,移居到美国;
1940年,受聘为普林斯顿高级研究所理论物理学访问教授; angang E Paull
1945年,瑞典皇家科学院授予泡利诺贝尔物理学奖;
1946年,泡利重返苏黎世的联邦工业大学
1958年12月15日,泡利在苏黎世逝世,享年58岁。
电子自旋假说

电子自旋量子数
电子自旋角动量:S=√(+D53N
在量子力学中,自旋是粒子所具有的内禀角动量引起的
虽然有时会与经典力学中的自转相类比,但实际上本质是迥异
的。自旋为0的粒子,从各个方向的物理性质相同;自旋为1的
粒子旋转360°表现相同的性质;自旋为2的粒子旋转180°表现
为相同的性质;自旋为,的粒子旋转两周表现为相同的性质。
关于自旋的运动本质,目前还在研究当中。
电子自旋假说
“不相容原理”
电子的自旋假设,始于碱金属原子光谱研究。在高分辨率
光谱仪下,人们发现了碱金属原子光谱的精细结构。对于碱金
属原子s能级是单层的,而p、d、f能级都是双层的。
1924年,泡利在研究反常塞曼效应时发现,原子的角动量
只能来源于外层电子,否则塞曼效应的分裂宽度就将依赖于原
子序数,而这与事实不符。泡利提出了四个量子数的思想,他
还发现,其中一个磁量子数只能取土,他不知道该量子数的物
理意义,把它归于一种特殊的,经典理论无法描述的“二值
结合碱金属和惰性气体原子光谱所积累的大量资料,于
1925年提出了“不相容原理”。
电子自旋假说

德国物理学家克勒尼希在蒂宾根时,朗德给他看了泡利
的一封信,信中表达了四个量子数和不相容原理的思想,这
激起了他的好奇心。当天下午克勒尼希就据此导出了“相对论
线性公式”,并得到了双重分裂的Z比值,这一结果完全符合
实验结果,也与朗德半经验的“相对论分裂法则”相一致。
1925年1月8日,克勒尼希会见了泡利,告诉了他的想法。
没想到泡利明确的反对道:“这确实很巧,然而和事实却毫无
联系的。”克勒希尼明白自己的假说在理论上存在困难,但还
是为泡利的反对如此明确而感到惊讶。
电子自旋假说
朗德在得知泡利的态度后,也觉得理论是错误的。此后克勒希
尼又前往哥本哈根等地与海森堡、克拉默斯等人讨论这个假说,均
未得到积极反响,因此便没有公开这一假说
1925年,荷兰莱登大学的两位博士生乌伦贝克和古兹米特在其
导师的支持下,也独立的引入了电子自旋的概念。他们指出:泡利
的量子数不再局限于他原来的模型描述。分配给单独电子的四个量
子数失去了他们的原始意义。显而易见,具有四个量子数的电子同
时也具有四个自由度。
在乌伦贝克和古兹米特提出电子自旋的这一假说后,泡利仍然
持否定态度
电子自旋假说
1925年12月,众多物理学家云集莱顿大学,
庆祝洛伦兹获得博士学位50周年,期间,电子自
旋假说成为了他们议论的中心
专程前来的玻尔会见了泡利和施特恩,两人
极力劝告玻尔不要接受电子自旋的假说。倒了莱
登,刚见到爱因斯坦,爱因斯坦就问玻尔关于旋
转电子他相信什么。玻尔询问自旋轴线和轨道运
动之间的必然相互耦合的原因,爱因斯坦回答道:
这种耦合是相对论的