第四章 碱金属原子和电子自旋(10)

电子自旋磁矩，在轨道运动的磁场作用下，按照力学应该绕着磁场的方向旋进。但这不是固定方向的磁场，轨道运动也可以说受着自旋磁场的作用，应该绕着自旋旋进。实际是自旋与轨道运动相互起作用。按照角动量守恒原理，在某一状态中总角动量pj的方向是不变的。因而pl和ps都绕着pj旋进，如图4.10 所示。又按守恒原理，在某一状态时pj的值也不变，因而pl和ps的夹角也是常数，亦即θ是不变量。电子自旋同轨道运动相互作用引起了旋进运动。有了附加的运动就有附加的能量。这是从运动的观点理解能级的精细结构。但能量的计算，采用简单的公式（2）就可以。

2、电子自旋与轨道运动相互作用能量的计算

现在把（2）式表示的能量作进一步的推算。这需要把式中的 s、B和 具体列出。 电子自旋磁矩 s应该具有什么数值，由有关实验的结果可以推得，其结果是

s

把ps值代入，得

e

ps （5） m

s

1.7 B （6） B是玻尔磁子。

由于轨道运动，电子感受到的磁场可以从如下的考虑求出。在电子的坐标中，原子实绕电子运动，构成一个等效电流，如图4.11b所示。令Z*代表原子实的有效电荷数，v代表原子实对电子的相对速度，按照毕奥·萨伐尔定律，电子感受的磁场强度应等于

0Z*evB sin （7）

4 r2

式中的r和α如图4.11b所示。但v也是电子相对于原子实的速度，由图4.11a

可知