
【电】 electron spin
electron
【化】 electron
【医】 e.; electron
rotation
【计】 autoroatation
【化】 rotation
"电子自转"在汉英词典中的标准译法为"electron spin",指代量子力学中电子固有的角动量特性。这一概念最早由荷兰物理学家乔治·乌伦贝克和塞缪尔·古德斯密特于1925年提出,用以解释原子光谱的精细结构。
从物理学角度,电子自转具有三个核心特征:
内禀属性:与轨道运动无关,属于基本粒子的固有特性,量值为约化普朗克常数(ℏ)的½倍,数学表达为:
$$ S = frac{hbar}{2}sqrt{s(s+1)} $$ 其中自旋量子数s=½。
量子化表现:在磁场中呈现空间量子化,磁量子数m_s取±½两个离散值,对应自旋向上和向下两种状态。
物质量子效应:直接影响物质的导电性、磁性和化学反应活性,是泡利不相容原理的理论基础,决定着元素周期表的排列规律。
该概念的实验验证可追溯至1922年斯特恩-盖拉赫实验,而现代量子场论将其纳入基本粒子标准模型,成为凝聚态物理、量子计算等前沿领域的重要理论基础。
电子“自转”是一个容易引起误解的表述,需结合量子力学中的“自旋”概念来理解:
“自转”源于早期科学家尝试用经典物理类比电子的量子特性(如磁场产生机制)。但现代物理已明确:电子自旋(spin)并非真实的空间旋转,而是一种内禀属性,类似于电荷或质量。这与地球自转等宏观运动有本质区别(、2、3均提及此概念,但表述存在误导性)。
特征 | 经典自转 | 电子自旋 |
---|---|---|
物理机制 | 物体绕轴旋转 | 内禀量子属性 |
体积依赖性 | 需要有限体积 | 与体积无关 |
角动量变化 | 可连续变化 | 量子化(固定值) |
自旋解释了:
建议避免使用“自转”描述该现象,需以量子力学框架理解自旋。若需进一步了解数学表达,可补充狄拉克方程相关内容。
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