Spin eines Elektrons

Silencium92 · Anmeldungsdatum: 24.01.2017 Beiträge: 59

Guten Tag,

ich habe mir gerade etwas Einstein-de-Haas-Effekt durchgelesen. Dabei sind zwei Begrifflichkeiten aufgetaucht zu denen ich eine Frage habe.

Die elektronen bewegen sich auf Kreisbahnen um den Kern, besitzen also einen Drehimpuls

Zusätzlich haben die Elektronen einen Spin (bzw. Eigendrehimpuls ?). Bedeutet, dass die Elektronen während ihrer Kreisbewegung um eine Achse (die durch das Elektron geht) rotiert?

elektroneninstallateur · Gast

Man kann den Spin nicht in die gewohnte mechanische Welt übersetzen, sry =(

Vom Namen her klingt das zwar immer so, aber ein Elektron ist keine sich drehende Kugel.

Das muss man akzeptieren und damit leben Big Laugh

Silencium92 · Anmeldungsdatum: 24.01.2017 Beiträge: 59

Die Elektronen besitzen einen Spin (was das jetzt auch immer sein mag smile

), ein magnetisches Moment und einen Drehimpuls oder nur einen Spin+magnetisches Moment?

elektronenreparateur · Gast

Die Quantenzahlen dienen ja der Beschreibung eines Systems.
Ein gebundenes Elektron hat eine Hauptquantenzahl, Nebenquantenzahl / Drehimpulsquantenzahl, magnetische Quantenzahl des Drehimpulses und einen Spin.

Silencium92 · Anmeldungsdatum: 24.01.2017 Beiträge: 59

Dann verstehe ich den Den-Hass-Effekt nicht.

Wenn die Elektronen einen Drehimpuls besitzen, dann kann dieser doch für Bewegung des magnetischen Zylinders verantwortlich sein.

Warum wird dieser Effekt (Drehbewegung) dann aber durch den Spin hervorgerufen? Ich bin davon ausgegangen, dass die Elektronen keinen Drehimpuls besitzen und somit die Drehbewegung dem Spin des Elektrons zuzuschreiben ist.

elektronenreparateur · Gast

Wenn ich mich richtig erinnere ging es beim Haas-Effekt doch um den Gesamtdrehimpuls. Also j = Gesamtdrehimpuls nicht l = Bahndrehimpuls.

Ich kann dir jetzt aber auch nur sagen, dass der Spin keine Rotation im klassischen Sinne ist, aber dennoch Eigenschaften einer Rotation aufweist.

Mit einer erklärung zum Warum kann ich leider nicht dienen, sry.

Silencium92 · Anmeldungsdatum: 24.01.2017 Beiträge: 59

Ich finde dazu leider auch nichts genaueres im I-net...

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 21655

Die Darstellung des Effektes ist häufig verwirrend.

Zunächst muss man sich klarmachen, dass Einstein und de Haas 1915 keine quantenmechanischen Argumente nutzen konnten, und dass ihnen der Elektronenspin nicht bekannt war. Alle diesbzgl. Argumente können erst auf Basis späterer theoretischer Erkenntnisse verstanden werden.

In den genannten Effekt geht es um die Kopplung des externen Magnetfeldes B an einen allgemeinen Drehimpuls J; daraus resultiert ein magnetisches Moment

mit einem sogenannten g-Faktor.

Betrachtet man das Experiment rein klassisch, so entspricht J dem Bahndrehimpuls L. Es gilt

Im Rahmen einer vollständigen quantenmechanischen Berechnung - die Einstein und de Haas nicht durchführen konnten - muss man Bahndrehimpuls L und Spin S zu einem Gesamtdrehimpuls J koppeln.

Dabei gilt

mit den Quantenzahlen l, s, j zu den Operatoren L, S, J.

Die klassische Betrachtung folgt für s = 0, j = l.

Die Betrachtung eines einzelnen Elektrons folgt aus s = 1/2, l = 0, j = s.

Für ein konkretes Atom muss über alle Beiträge unterschiedlicher l summiert werden. Dabei tragen nur unvollständig besetzte Schalen bei.

M.W.n. kann der g-Faktor in einem Festkörper von dem eines einzelnen Atoms abweichen, da zudem Kopplungen der Atome untereinander berücksichtigt werden müssen. Der anhand eines Festkörpers ermittelte g-Faktor kann also nicht einfach als Indiz für den Elektronenspin herangezogen werden.

Silencium92 · Anmeldungsdatum: 24.01.2017 Beiträge: 59

Danke TomS!