引言:很多问题是多粒子体系,例如:多电子原子、分子、原子核和晶体等。多粒子体系复杂,dingeroSchr方程不能直接求解。一是要采用逐级近似的方法,二要尽可能多的了解多粒子体系的知识和信息,如:角动量和对称性等知识。1.角动量角动量有两种:(1)与空间运动有关—轨道角动量L;(2)与空间运动无关—自旋角动量S。有些物理现象必须引入自旋角动量概念才能给予解释,例如:(1)碱原子光谱的双线结构如钠原子光谱中一条很亮的黄线A5893,如用分辨本领较高的光谱仪进行观测,发现它是由很靠近的两条谱线组成(A5896和A5890)。(2)反常塞曼(Zeeman)效应:1912年,Passhen和Back发现反常Zeeman效应-在弱磁场中原子光谱线的复杂分裂现象(能级分裂成偶数条子能级,例如钠光谱线4D1条,6D2条)。2.对称性对称性中有一类为置换对称性,如全同粒子体系中,相互置换任意两个粒子,体系的哈密顿不变,这是研究全同粒子体系的基础,基本原理是全同性原理。共价键理论,光谱理论,超导超流理论,夸克与核力问题等都是建立在全同性原理的基础上。总之,自旋与全同粒子是研究多体问题的基础,非常重要。一、Stern-Gerlach(斯特恩-革拉赫)experiments(1921)实验现象是单价原子(如银原子和氢原子等)束流通过非均匀磁场后裂为两束,我们以氢原子为例介绍这种实验现象。实验现象:电炉K射出的处于S态的氢原子束流通过狭缝BB和不均匀磁场,最后射到照相片PP上,实验结果是照片上出现两条分立线。无磁场有磁场NS1.实验过程及结果设非均匀磁场B沿z轴方向:a.束流速率:mTk8vB(炉子蒸发出原子的平均速率);b.粒子状态分布律:)Tkexp(~NNBkmkm其中Bk为玻尔兹曼常数,T为绝对温度。当T=1000K时,432p2s110)eV106.8/eV2.10exp(~NN,这说明氢原子在此温度下绝大部分处于基态(1s态)。c.氢原子在磁场中的受力情况:带有磁矩M的中性原子进入磁场后,其势能为:BMcosMBBMUz其中为M与B(沿z轴方向)之间的夹角;zM是原子磁矩的z分量。而0zˆzBB(0yBxB)则原子所受的力为:0zzzˆzBMBMUFd.计算偏转距离:zB222M)zB(TkL16)vL(mF21at21z其中m为原子质量;L为磁极长度;说明:z值可由实验测得(测量方法:加上磁场,再撤消磁场,比较原子束打在屏上的痕迹),从而可以推算出磁矩的z分量,得到的结果是:BezM2eM(BM为玻尔磁子)转动装...