２７２第七章电子自旋与全同粒子（Electronspinandidenticalparticles）§7.1电子自旋§7.2电子的自旋算符和自旋函数§7.4两个角动量的耦合§7.5光谱的精细结构§7.6全同粒子的特性§7.7全同粒子体系的波函数，泡利（Pauli）原理§7.8两个电子的自旋函数§7.9氦原子(微扰法)第七章电子自旋与全同粒子（Electronspinandidenticalparticles）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Lr；(2)与空间运动无关—自旋角动量Sr。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oA5893≈λ，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(oA5896≈λ和２７３oA5890≈λ)。(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。§7.1电子自旋重点:Stern-Gerlach实验和Ulenbeck-Goudsmit假设难点:Ulenbeck-Goudsmit假设我们从实验事实引入电子自旋的概念。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。２７４1.实验过程及结果设非均匀磁场Br沿z轴方向：a.束流速率：mTk8vBπ=（炉子蒸发出原子的平均速率）；b.粒子状态分布律：)Tkexp(~NNBkmkmωh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Mv的中性原子进入磁场后，其势能为：BMcosMBBM...
