自旋量子数是什么

围绕原子核运行的电子有一个本征自旋，其方向由自旋量子数表示。它的值可以用量子理论确定沿特定轴的自旋角动量^{(1 - 4)}．

根据泡利不相容原理，没有两个电子可以有相同的量子数集合。原子中的电子驻留在由磁量子数决定的轨道上。洪德定律指出，每个轨道上电子的最大占有率是两个。因此，这两个电子将具有相同的主量子数、方位量子数和磁量子数。它们的自旋量子数不同。这意味着每个电子都有一个独特的自旋。

谁发现了自旋量子数

荷裔美国物理学家塞缪尔·戈德史密斯和乔治·乌伦贝克在1925年提出了电子自旋的概念。

自旋量子数的值是多少

自旋量子数用符号表示米_年代．的唯一可能值米_年代是+1/2和-1/2。当米_年代= + 1/2，电子处于“自旋向上”状态。当米_年代= 1/2，电子处于“自旋向下”状态。因此，占据同一轨道的两个电子具有相反的自旋并成对^{(1 - 6)}．

自旋量子数如何应用于原子

自旋量子数是四个量子数中最后一个。另外三个量子数，主量子数(n)、方位量子数(l)和磁量子数(米_l)，决定电子的轨道。自旋量子数决定了电子的自旋。让我们看几个原子的例子来说明这个概念^[5]．

1.氢

氢有一个电子处于自旋向上的状态。因此，它的四个量子数为:

N = 1 l = 0 m_l= 0, m_年代= + 1/2

2.氮

氮的原子序数是7，它的电子排布是1²2 s²2 p^3.．因此，其7个电子的4个量子数为:

亚层	主量子数(n）	方位量子数(l）	磁量子数(米l）	自旋量子数(米年代）
1	1	0	0	+ 1/2
1	1	0	0	1/2
2 s	2	0	0	+ 1/2
2 s	2	0	0	1/2
2 p	2	1	1	+ 1/2
2 p	2	1	0	+ 1/2
2 p	2	1	+ 1	+ 1/2

注意这三个电子2 p外壳有米_年代= + 1/2．这意味着它们是“自旋向上”且不成对的。这一观察结果遵循洪德法则。

3.氧气

氧的原子序数是8，它的电子排布是1²2 s²2 p⁴．四个量子数的值列于下表。

亚层	主量子数(n）	方位量子数(l）	磁量子数(米l）	自旋量子数(米年代）
1	1	0	0	+ 1/2
1	1	0	0	1/2
2 s	2	0	0	+ 1/2
2 s	2	0	0	1/2
2 p	2	1	1	+ 1/2
2 p	2	1	1	1/2
2 p	2	1	0	+ 1/2
2 p	2	1	+ 1	+ 1/2

氮和氧中电子的自旋量子数如下图所示。

自旋角动量的量化

像轨道角动量一样，自旋角动量也是量子化的，由以下关系给出^［6］．

S =√{S (S +1)} h/2π

在那里,

年代:自旋角动量

年代:自旋量子数

h:普朗克常数(= 6.626 × 10^-34年刘昌明)