第7讲自旋与泡利原理.ppt

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1、第7讲 自旋与泡利原理,1.自旋引入,1）Zeeman效应,磁矩与轨道角动量,电子与磁场作用,磁场中能级发生分裂,一.自旋引入,2）反常Zeeman效应,3）斯特恩-盖拉赫实验（1921）,4）自选假设,2.算符与波函数,1）类比轨道角动量,2）对易关系,3）,2.算符与波函数,3.全同性原理,同一种微观粒子本质上不可区分,记 为全同粒子体系波函数，则交换任意两个粒子的坐标，体系的状态不会发生改变,粒子1在位置 1同时粒子2在位置2 ，与粒子2在位置2 同时粒子1在位置 1，对量子体系而言是没有区别的，这和微观粒子的波粒二象性是一致的。,4.全同电子体系波函数,1）泡利原理,波色子：自旋为整数

2、，波函数全对称；费米子：自旋为半整数，波函数反对称,全同电子体系，总波函数反对称,2）两个无相互作用电子体系(以势箱为例),4.全同电子体系波函数,2）两个无相互作用电子体系（续）,4.全同电子体系波函数,2）两个无相互作用电子体系：结论,为满足泡利原理，体系只有一个状态：,表示：有一个电子处于态k，另一个电子处于态l,3）N个无相互作用电子体系：推广,4.全同电子体系波函数,3）N个无相互作用电子体系(续),4.全同电子体系波函数,4）Slater行列式推论,泡利不相容原理,任意两列相同，行列式也为0, 两个电子的坐标不能完全相同, 自旋相同的两个电子，空间上也不能无限靠近,泡利互斥,即使处于两个不同的空间轨道,4.全同电子体系波函数,5）举例：一维势箱中3个自由电子,3个态为：,电子坐标：,总波函数：,习题,