- ベストアンサー
スピンの向き
leo-ultraの回答
いい質問だと思います。 東北大のHPを引用していますが、スピンがずれて変な方向を向いていますよね。僕はスピントロニクスは専門でないのですが、時々、こういう斜めのスピンを見てもなにも感じずにいましたが、ご指摘のように０°と180°だと説明できませんね。 実は私も答えがわからないのですが、他の回答の一部はちょっとひどすぎるので、声を挙げました。 考えて欲しいポイントは、 (1) 量子化軸の方向は何で決まるのか？ 電子１個は量子力学で考えなければなりません。0度って言いましたけれど、０度の方向は何で決まるのでしょうか？ それは磁場をかけて、磁場の方向にスピンの向きを上向きか下向きかを測定する。（シュテルンゲラッハ実験） 磁場の向きをｚ方向としましょう。これで上向きか下向きかが決まる。 その後で、充分時間をおいて、電子がｚ方向に上向きだったのを忘れたころに、今度はY方向に磁場をかけてスピンを測定します。 Y方向だから、スピンは右向きか、左向きかどちらかなのです。 ０度と180度しかないけれど、量子化軸の向きは適当なのです。 ここら辺が関係しているのかもしれません。 あと、(2)電子を１個しか考えていないけれど、鉄の磁化とか考えるのであれば、たくさん電子がある場合を考えないとダメかも。 ある電子は上向きだったり、別のは下向きだったり、時間とともに変わったり、平均してゼロもありえます。すると、
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
- 電流が作る磁界の向きと電子スピンの作る磁界の向きの関係
直線電流の作る磁界は電流を中心にした同心円状になり、右ネジが進む向きを電流の向きとすると、ネジの回転方向が磁界の向きとなりますが、ここで、疑問に思ったのです。なぜ、電流を流すと決まった向きに磁界ができるのか？そもそも電流は電子の流れですので、電流が作る磁界は結局、電子の流れが作る磁界であると考えました。では、なぜ、電子の流れが磁界を作るのでしょうか？電子はスピンしているようですが、難しいかもしれませんが、高校レベルで理解できるように説明していただければと思います。宜しくお願い致します。
- ベストアンサー
- 物理学
- スピンの向きで決まるエネルギーの変動
「磁場をかけると、スピンと磁場の相互作用の効果で、上向きスピンを持った電子のエネルギーは下がり、下向きスピン電子のエネルギーは上昇します。そのために、それぞれの電子のバンドがエネルギーに対しシフトします。」 とあるのですが、なぜ上向きはエネルギーがさがりまた逆向きはあがるのかがよくわかりません・・・。よろしくお願いします。
- 締切済み
- 物理学
- スピンについての2つの質問
質問1 少し前に同じような質問があったのですが、私の知りたい回答は出ていなかったので、再度質問させていただきます。 2電子を考えたとき、両電子を合わせたスピン関数は、 電子の入れ替えに対して対称のときS＝1、反対称のときS＝0 となります（Sは合成スピンの大きさ）。 ここで質問なのですが、S＝1、Sz＝0という状態では、2つのスピンは、 平行、反平行、どちらでもない のうち、どの状態になっているのでしょうか？ また、スピン関数が対称であることと、スピンが平行であることは、同値なのでしょうか？ 質問2 3d軌道に、電子を1つずつ入れていくこと考えます。 例えば、電子が2つのときは、フントの規則により、Sを最大の1にするように電子が入っていくため、2つのスピンは互いに平行になります。 ここで質問なのですが、教科書における3d電子配置の書き方では、スピンは上方向（あるいは下方向）に揃えて、2つの軌道に入っています。 しかし、このような教科書の書き方では、S＝1に属する固有状態Sz＝1、0、－1のうち、Sz＝0は表現できないのではないでしょうか。 それとも、Sz＝0は無視してしまっても良いという明快な理由があるのでしょうか？
- 締切済み
- 物理学
- 正孔ってスピンがあるんですか？
電子にスピンの自由度があるというのはなんとなく理解できます。 （異常ゼーマン分裂、パウリの排他律などでイメージがつきます） では、正孔にはスピンの自由度がありますか？ 正孔は電子が多数ある中から電子が１つ欠けたものを粒子として扱うわけですよね。 だとしたら、そこに電子はないのでスピンもないんじゃないかと直感的に思います。 ちなみにこの質問を投稿したのは、超伝導のメカニズムを示せという課題をやっている中で、この記事 http://asrc.jaea.go.jp/kisonote/kagaku/33kagaku/33note_mori.pdf を見て疑問が生じたからです。この記事では正孔にスピンがあり、それが相互作用しているように読み取れます。 電子同士がクーパー対をなし、ボゾンとして振舞うことで、あるエネルギーの電子の状態が複数許容されるというのが超伝導だと認識しています。正孔同士が相互作用することでクーパー対を作るのがなぜか理解できません。 あるいは、そもそもの認識が間違っているのか。。。 どなたかご助言をお願いします。
- 締切済み
- 物理学
- 電子のスピンについて
電子のスピンとは何かわかりません 本には｢電子の自転」としか書いておらず、「は？」って感じです。 特に｢スピンが1/2」とか｢スピンが-1/2」とか書いてあるのを見るとさらに混乱します。 電子に上下の区別があればスピンがあることは理解できますが、私の知識では電子に上下の区別はありませし、スピンが1/2とか・・・もうわけわかりません。 能力の乏しい私にうまく説明してください。
- 締切済み
- 物理学
- なぜスピン関数は線形結合をとる必要があるのでしょうか？
２電子系のスピンは １電子系のスピン関数の単純な形にしたものは α(1)α(2)、β(1)β(2)、α(1)β(2)、β(1)α(2)、 と書くことが出来ますが 実際の２電子系のスピンの関数は線形結合をとって α(1)α(2)、β(1)β(2)、1/√2{α(1)β(2)+β(1)α(2)}、1/√2{α(1)β(2)-β(1)α(2)} とします。 なぜ単純に積をとっただけではだめなのでしょうか？ また、単純に積をとったものであれば 式から電子のスピンの状態が想像出来ますが 線形結合をとったものでは どういう状態なのかが想像出来ません。 いろいろと本は読んでみたのですが どうしてもここら辺のことが分かりませんでした。 どうか宜しくお願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 不均一磁場での水素の核スピン反転について
水素の核スピン反転は孤立した気相では禁制とされていますが、磁場によって核スピン反転がうながされるのは何故ですか？ あと不均一磁場の場合についても詳しく書いてくれるとありがたいです。
- 締切済み
- 物理学
- スピンの平行 反平行について
電子スピン関数のとことを勉強していると、平行・反平行と言う言葉が出てきたのですが、一体どう違うのでしょうか？ 反平行の対になったスピンを一重項といい、平行なスピンが作る状態が三重項のように書いてあったのですが。 自分は、αα、ββのようにひとつのスピン状態の場合を平行と言うのかなと思っていたのですが、これだと２つしかないし、スピン関数の線形結合まで出てきて 混乱してしまいます。 平行と反平行の定義みたいなものはあるのでしょうか？ 反平行で対になっているとありますが、反平行だと必ず対になり角運動量が０になるのでしょうか？ 時間がありましたら回答お願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
お礼
ご回答ありがとうございます。 シュテルンゲラッハ実験について説明した素晴らしい講義動画がありますので、それを見て考えなおします。