- ベストアンサー
スピンと磁性
よく電子のスピンが揃っているから強磁性など、磁性はスピンで決まるといった記述をよく見かけます。なぜスピンが磁性と関係があるのでしょうか？量子力学はまだ習いはじめなのでなるべく簡単な話でお願いします。
- 物理学
- 回答数2
- ありがとう数1
- みんなの回答 （2）
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
電子は固有の角運動量(ベクトル量)を持っていて，これはスピン角運動量(あるいは単にスピン) と呼ばれます． 電子のスピンには磁気モーメント(ベクトル量)が付随しています． たとえば言えば，小さな磁石みたいなものです． スピンの向きがバラバラですと， 全体で見たときに磁気モーメントは打ち消し合って (ベクトル量の合成ですから，大きさ一定で方向がバラバラですと，零ベクトルになってしまいます)， 大きな磁石のようには見えません． 一方，スピンの向きがそろっていると，全体で磁気モーメントが残り， 大きな磁石のように見えます． なぜ，電子に磁気モーメントが付随しているかのわかりやすい(しかし正確ではない) 説明は以下のようなものです． 円電流が磁気モーメントを持っているのはご存知でしょう． 電子は電荷を持っていますから， もし電子が自転していれば円電流と似たようなことになるので， 磁気モーメントを持つでしょう(当然，角運動量も持つ)． スピンという言葉自体が量子力学の初期の頃の上のような考えに基づいています． なお，磁性にはスピン角運動量だけではなく軌道角運動量も寄与します．
その他の回答 (1)
電流がながれると磁場を発生させるためです。
関連するQ&A
- 電子スピンについて、
電子スピンについての質問をします。 電子スピンってのは「電子スピン…電子は自転しており、その結果磁性が生じる。自転の向きには、時計回り…(1)と反時計回り…(2)があり、(1)がスピン量子数が+１/２で、(2)がスピン量子数が-１/２である」ということで考え方はあっているでしょうか？ どなたか分かる方教えていただきたいです。よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 化学
- (スピン演算子で)磁性の判定をするには？
正規化された波動関数|Ψ>が与えられた時に、その状態が強磁性か、常磁性か、はたまた反強磁性かを調べたいと考えています。 全スピン演算子S=(Sx,Sy,Sz)としたとき、Stot=<Ψ|S^2|Ψ>を調べれば、強磁性かどうかはわかります。問題は、Stot=0の時に常磁性なのか、反強磁性なのかが分からないということです。 単純に考えて、「全スピン演算子の二乗」ではなく「局所位置でのスピン演算子」について計算すればいいのではないだろうか？と考えています。具体的には、各サイト位置で<Ψ|S|Ψ>=(<Ψ|Sx|Ψ>, <Ψ|Sy|Ψ>, <Ψ|Sz|Ψ>)を算出してみました。 しかしながら、結果を見ると、どうもおかしいように思えます。 以下に行った計算例を挙げます。 例： |Ψ>=A(|↑↓>-|↓↑>) A=1/Sqrt(2) この波動関数のStotは0になりました。ですので、強磁性ではありません。 しかし<Ψ|S@1|Ψ>=(0,0,0) <Ψ|S@2|Ψ>=(0,0,0)となってしまいます。 S@1はサイト１に作用する演算子という意味です。 よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 磁性の基礎(ZFCの状態）
磁性初心者です．すみません． ZFC（zero field cool)の状態とはゼロ磁場で高温での磁化の状態そのままで冷やすということはわかるのですが このとき格子の振動ともにスピンも止まるということ なのでしょうか？ １格子の振動が止まる=電子もとまる ２格子の振動が止まる=電子は止まらない 電子が止まると考えると（違うに決まっているが） スピンは消えるし，電子は止まっていないとすると 磁場をかけたとき反応してしまいそうな気がするし・・ 格子の振動とZFCがどういう意味を持っているのか 教えてください．強磁性とか反強磁性を例に教えていただけると幸いです お願いします
- ベストアンサー
- 物理学
- スピンが2つの方向のみ向く理由
量子力学によると、電子のスピンは磁界に対して平行か反平行のどちらかしかとることができないのですが、どうして他の方向は向けないのですか？ どなたか教えてください。よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 磁石の質問回答の反省をこめて。。。
磁石の質問で、舌足らずだと気付いて補足を書こうとしたときには締め切られていた（泣）。反省を込めて私が質問します。 『補足します。 「では、どうしてそのちっちゃい磁石は同じ方向なのにくっついているの？」 （ちっちゃい磁石を↑と書きます。上がN、下がSとします。） 「大きい」と↑↑でくっつかないのに、「小さい」と（電子のスピンだと）↑↑でくっつくの？ 実は、この原因、世界中の誰もわかっていないのです。世界中の物理学者が、必死になって、電子だと↑↑でくっつくのか研究中です。f(^^);』 なんてことを書こうとしたのですが。。。 で、本題です。電子スピンの↑↑の強磁性相互作用が、量子力学的起源を持つというところは、わかりますが、現在本当のところ、強磁性相互作用の起源の説明はどれくらいできるのでしょうか？物理の専門家の先生へ。 長岡フェロとかフラットバンドとかいろいろ各論はありますが、総論としてどうなのでしょう？
- ベストアンサー
- 物理学
- 反強磁性体のスピン波の計算方法について。
二次元反強磁性体の物質を取り扱っています。中性子の非弾性散乱の実験を行うのでスピン波の計算を必要としています。具体的にどのような計算を行えばいいのかわからなくて困っていいます。もしわかる方がいましたらよろしくお願いします。
- 締切済み
- 物理学
お礼
確かに古典電磁気学に対応させてみれば定性的に理解できますね。 ご丁寧な回答有難うございました。