Удзельнік:Teralex/Ураўненне Паўлі

З пляцоўкі Вікіпедыя
Jump to navigation Jump to search
Квантавая механіка

Прынцып нявызначанасці Гейзенберга
Уводзіны
Матэматычныя асновы
Гл. таксама «Фізічны партал»

'Раўнанне Паўлі' - раўнанне нерэлятывісцкай квантавай механікі, якое апісвае рух зараджанай часціцы са спінам 1/2 (напрыклад, электрона) у вонкавым электрамагнітным поле. Прапанавана Паўлі ў 1927-ым годзе. Не блытаць з асноўным кінэтычным ураўненнем, таксама часам званым раўнаннем Паўлі.

Раўнанне Паўлі з'яўляецца абагульненнем ураўнення Шродзінгера, якія ўлічваюць наяўнасць у часціцы ўласнай механічнага моманту імпульсу - спіна. Часціца са спінам 1/2 можа знаходзіцца ў двух розных спінавых станах з праекцыямі спіна +1/2 і -1/2 на некаторы (адвольна выбраны) накірунак, якое прымаецца звычайна за вось z . У адпаведнасці з гэтым хвалевая функцыя часціцы (Дзе г - каардыната часціцы, t - час) з'яўляецца дзвухкампанентнай:

Пры паваротах каардынатных восяў i пераўтворацца як кампаненты спінора. У прасторы спінорных хвалевых функцый скалярны твор i мае выгляд

Аператары фізічных велічынь з'яўляюцца матрыцамі 2х2, якія для велічынь (назіраных), не якія залежаць ад спіна, кратныя адзінкавай матрыцы.

У сілу агульных законаў электрадынамікі электрычна зараджаная сістэма з выдатным ад нуля спінавым момантам валодае і магнітным момантам, прапарцыйным : (g - гірамагнітное стаўленне). Для арбітальнага моманту , дзе е - зарад, m - маса часціцы; спінавай гиромагнитное стаўленне аказваецца ў два разы большым: . У вонкавым магнітным полі напружанасці магнітны момант валодае патэнцыйнай энергіяй , даданне якой у гамильтониан H электрона ў вонкавым электронна-магнітным полі з патэнцыяламі і прыводзіць да раўнанні Паўлі:

дзе - аператар імпульсу, - адзінкавы аператар, а прапарцыйны аператару спіна: . Прапанаванае першапачаткова на аснове эўрыстычных меркаванняў раўнанне Паўлі аказалася натуральным следствам рэлятывісцка-інварыянтнага ураўнення Дзірака ў слабарэлятівістскім набліжэнні, у якім улічваюцца толькі першыя члены расклада па зваротным ступеняў хуткасці святла. Калі напружанасць вонкавага магнітнага поля не залежыць ад прасторавых каардынат, то арбітальны рух часціцы і змяненне арыентацыі яе спіна адбываюцца незалежна. Хвалевая функцыя пры гэтым мае выгляд , дзе - скалярная функцыя, якая падпарадкоўваецца ураўнанню Шродзінгера, а спінор задавальняе ураўнанню

З гэтага ураўнання варта, што сярэдняе значэнне спіна прэцэсірует вакол напрамка магнітнага поля:

Тут - цыклатрон частата, - адзінкавы вектар уздоўж магнітнага поля. На аснове ўраўнення Паўлі можа быць разлічана расшчапленне узроўняў электронаў у атаме ў вонкавым магнітным полі з улікам спіна (эфект Зеемана). Аднак больш тонкія рэлятывісцкі эфекты ў атамах, абумоўленыя спінам электрона, могуць быць апісаны толькі пры ўліку больш высокіх членаў раскладання рэлятывісцкага ўраўнення Дзірака па зваротным ступеняў хуткасці святла.

Літаратура[правіць | правіць зыходнік]

  • Блохинцев Д. И. Основы квантовой механики. — 5-е изд. — М.: Наука, 1976. — 664 с., параграф 62.
  • Давыдов А. С. Квантовая механика. — 2-е изд. — М.: Наука, 1973. — 704 с., параграф 63.
  • Паули В. Общие принципы волновой механики. — М.-Л.: ОГИЗ, 1947. — 332 с.
  • Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М.: Квантовая электродинамика, 2002.
  • Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. Ред. кол. Д. М. Алексеев, А. М. Балдин, А. М. Бонч-Бруевич, А. С. Боровик-Романов и др. — М.: Большая Российская Энциклопедия. Т.3 Магнитоплазменный — Пойнтинга теорема. 1992. — 672 с.

Глядзі таксама[правіць | правіць зыходнік]