| |
Spin
Spin je vnitřní, relativistickou vlastností elektronu. Spin mají také další částice, např. proton, neutron a mnoho atomových jader. Spin nemá klasickou analogii ani interpretaci. Nejde o rotaci elektronu; název je historický, z doby, kdy fyzici o rotaci uvažovali. Fyzikálně je spin popsán jakožto vektor (vlastního nebo vnitřního) momentu hybnosti s jasnými a nepochybnými pravidly chování, včetně pravidel kvantování. Přestože chování spinu umíme popsat kvantitativně přesně v souladu s experimentem, pro většinu z nás je spin obestřen lehkým pocitem tajemnosti. Při vysvětlení mikroskopického i makroskopického chování všech vesmírných objektů nelze však spin pominout.
|
|
| |
|
| Spin je vektorová veličina. Vektorová veličina je v klasické fyzice určena třemi složkami. Spin však dodržuje zákony kvantové mechaniky: všechny tři jeho složky nelze současně zjistit s neomezenou přesností. Je to tím, že mezi složkami momentu hybnosti v kvantové mechanice platí relace neurčitosti. To vede k tomu, že fyzici kvantovaný moment hybnosti popisují jeho velikostí (délka vektoru) a jednou složkou vektoru (konvenčně ve směru osy z). |
|
| |
|
Spin má tedy dvě charakteristiky, dvě kvantová čísla:
- kvantové číslo velikosti spinu S a
- kvantové číslo jedné složky mz.
|
|
| Pro elektron je vždy S = 1/2 a velikost vektoru spinu je dána vztahem: |
|
Kvantové číslo složky spinu mz může nabývat jen dvou hodnot: |
|
| Pro složku spinu pak platí: |
|
| Když v chemii říkáme, že elektron má spin +1/2 nebo –1/2, máme na mysli kvantové číslo složky spinu (tedy orientaci spinu). Jsou možné právě dvě orientace spinu, jehož velikost je určena kvantovým číslem S = 1/2. Říkáme, že spin 1/2 má multiplicitu 2. Multiplicita se dá snadno spočítat z S jako: |
|
| |
|
| Všimněte si, že vektor spinu je delší než jeho složka. To je dáno tím, že zbývající dvě složky spinu jsou neurčité, a současně to znamená, že princip neurčitosti nedovoluje spinu uplatnit se v nějakém směru celou svou velikostí. |
|
|
|
