Kvantosakese spinn. Maailm on ilus

SPIN-müük on Neil Rackhami välja töötatud ja tema samanimelises raamatus kirjeldatud müügimeetod. SPIN-meetod on muutunud üheks enim kasutatavaks. Seda meetodit kasutades saate isiklikus müügis saavutada väga kõrgeid tulemusi, Neil Rackham suutis seda tõestada ulatusliku uurimistööga. Ja hoolimata asjaolust, et viimasel ajal on paljud hakanud uskuma, et see müügimeetod muutub ebaoluliseks, kasutavad peaaegu kõik suured ettevõtted müüjate koolitamisel SPIN-i müügitehnikat.

Mis on SPIN-müük

Lühidalt öeldes on SPIN-müük viis klienti ostuni juhtida, esitades teatud küsimusi ükshaaval, sa ei esitle toodet avalikult, vaid pigem sunnid klienti iseseisvalt ostuotsuseni jõudma. SPIN-meetod sobib kõige paremini nn "pika müügi jaoks", sageli hõlmab see kallite või keerukate kaupade müüki. See tähendab, et SPIN-i tuleks kasutada siis, kui kliendil ei ole lihtne valikut teha. Vajadus selle müügimetoodika järele tekkis eelkõige suurenenud konkurentsi ja turu küllastumise tõttu. Klient on muutunud tähelepanelikumaks ja kogenumaks ning see on nõudnud müüjatelt rohkem paindlikkust.

SPIN-i müügitehnika on jagatud järgmisteks küsimuste plokkideks:

  • KOOS situatsioonilised küsimused (olukord)
  • P probleemsed probleemid (Probleem)
  • JA mõjuvad küsimused (implikatsioon)
  • N suunavad küsimused (tasuvajavus)

Tasub kohe märkida, et SPIN-i müük on üsna töömahukas. Asi on selles, et selle tehnika elluviimiseks on vaja toodet väga hästi tunda, omada häid kogemusi selle toote müügist, selline müük ise võtab müüjalt palju aega. Seetõttu ei tohiks SPIN-müüki kasutada massisegmendis, näiteks aastal, sest kui ostuhind on madal ja nõudlus toote järele niigi suur, siis pole mõtet kulutada palju aega pikale suhtlemisele. klient, on parem kulutada aega reklaamile ja.

SPIN-müük põhineb asjaolul, et müüja poolt otse toodet pakkudes sisaldab klient sageli keeldumise kaitsemehhanismi. Ostjad on üsna väsinud sellest, et neile pidevalt midagi müüakse ja nad reageerivad pakkumise faktile negatiivselt. Kuigi toodet ennast võib vaja minna, siis lihtsalt ei mõtle klient esitlemise ajal, et tal on seda toodet vaja, vaid miks talle seda pakutakse? SPIN müügitehnika kasutamine sunnib klienti tegema iseseisvat ostuotsust ehk klient ei saa isegi aru, et tema arvamust kontrollitakse õigete küsimuste esitamisega.

SPIN müügitehnika

SPIN-i müügitehnika on müügimudel, mis ei põhine mitte ainult nendel, vaid ka nendel. Teisisõnu, selle müügitehnika edukaks kasutamiseks peab müüja oskama esitada õigeid küsimusi. Alustuseks vaatame iga SPIN-i müügitehnika küsimuste rühma eraldi:

Olukorra küsimused

Seda tüüpi küsimusi on vaja tema esmaste huvide täielikuks tuvastamiseks. Olukorraküsimuste eesmärk on välja selgitada kliendi kogemus müüdava toote kasutamisel, tema eelistused ja mis otstarbel seda kasutatakse. Reeglina on vaja umbes 5 avatud küsimust ja mitu täpsustavat küsimust. Selle küsimuste ploki tulemuste põhjal peaksite kliendi vabastama ja suhtlema häälestama, mistõttu tasub avatud küsimustele tähelepanu pöörata ja ka kasutada. Lisaks peate koguma kogu vajaliku teabe probleemsete küsimuste esitamiseks, et tuvastada tõhusalt peamised vajadused, mida tasub kasutada. Reeglina võtab situatsiooniküsimuste plokk kõige kauem aega. Kui olete kliendilt vajaliku teabe saanud, peate liikuma probleemsete küsimuste juurde.

Probleemsed küsimused

Probleemseid küsimusi esitades tuleb juhtida kliendi tähelepanu probleemile. Olukorraküsimuste etapis on oluline mõista, mis on kliendi jaoks oluline. Näiteks kui klient räägib kogu aeg rahast, siis oleks loogiline küsida raha puudutavaid probleemseid küsimusi: "Kas olete rahul selle hinnaga, mida praegu maksate?"

Kui te pole oma vajaduste üle otsustanud ega tea, milliseid probleemseid küsimusi esitada. Teil peab olema hulk ettevalmistatud standardküsimusi, mis käsitlevad erinevaid raskusi, millega klient võib kokku puutuda. Teie peamine eesmärk on probleemi tuvastamine ja peamine on see, et see on kliendi jaoks oluline. Näiteks: klient võib tunnistada, et maksab praegu kasutatava ettevõtte teenuste eest rohkem, kuid ta ei hooli sellest, sest tema jaoks on oluline teenuste kvaliteet, mitte hind.

Uurimisküsimused

Seda tüüpi küsimuste eesmärk on kindlaks teha, kui oluline see probleem tema jaoks on ja mis juhtub, kui seda praegu ei lahendata. Väljatõmbavad küsimused peaksid kliendile selgeks tegema, et hetkeprobleemi lahendamisest saab ta kasu.

Väljakutsumisküsimuste raskus seisneb selles, et erinevalt teistest ei saa neid eelnevalt läbi mõelda. Loomulikult arendate kogemustega välja selliste küsimuste kogumi ja õpite neid sõltuvalt olukorrast kasutama. Kuid esialgu on paljudel SPIN-müüki valdavatel müüjatel raskusi selliste küsimuste esitamisega.

Väljakutsumisküsimuste olemus on luua kliendi jaoks uuriv seos probleemi ja selle lahenduse vahel. Taaskord tahaksin märkida, et SPIN-müügi puhul ei saa te kliendile öelda: "meie toode lahendab teie probleemi." Peate küsimuse sõnastama nii, et klient ise ütleb vastuseks, et teda aidatakse probleemi lahendamisel.

Suunavad küsimused

Suunavad küsimused peaksid teid aitama; selles etapis peaks klient teile rääkima kõigist eelistest, mida ta teie tootest saab. Suunavaid küsimusi võib võrrelda positiivse tehingu lõpetamise viisiga, ainult müüja ei võta kokku kõiki eeliseid, mida klient saab, vaid vastupidi.

Niisiis, abstraheerigem end täielikult ja unustagem kõik klassikalised määratlused. Sest koos pin on kvantmaailmale ainulaadne mõiste. Proovime välja mõelda, mis see on.

Õpilastele kasulikum teave on meie telegrammis.

Spin ja nurkimpulss

Keeruta(inglise keelest keerutada– pöörlema) – elementaarosakese sisemine nurkimpulss.

Nüüd meenutagem, mis on nurkimpulss klassikalises mehaanikas.

Momentum on füüsikaline suurus, mis iseloomustab pöörlevat liikumist, täpsemalt pöörleva liikumise suurust.

Klassikalises mehaanikas on nurkimpulss defineeritud kui osakese impulsi ja selle raadiusvektori vektorkorrutis:

Analoogiliselt klassikalise mehaanikaga keerutada iseloomustab osakeste pöörlemist. Need on kujutatud ümber telje pöörlevate tippude kujul. Kui osakesel on laeng, siis pöörlemisel tekitab see magnetmomendi ja on omamoodi magnet.

Seda pöörlemist ei saa aga klassikaliselt tõlgendada. Kõigil osakestel on lisaks spinnile ka väline ehk orbitaalne nurkimment, mis iseloomustab osakese pöörlemist mingi punkti suhtes. Näiteks kui osake liigub mööda ringikujulist rada (elektron ümber tuuma).


Spin on oma nurkimment , see tähendab, et iseloomustab osakese sisemist pöörlemisseisundit sõltumata välisest orbiidi nurkimpulsist. Kus spin ei sõltu osakese välistest liikumistest .

On võimatu ette kujutada, mis osakese sees pöörleb. Siiski jääb faktiks, et vastupidise suuna spinnidega laetud osakeste puhul on liikumistrajektoorid magnetväljas erinevad.

Pöörlemise kvantarv

Kvantfüüsika spinni iseloomustamiseks võeti see kasutusele spin-kvantarv.

Pöörlemiskvantarv on üks osakestele omastest kvantarvudest. Sageli nimetatakse spinni kvantarvu lihtsalt spinniks. Siiski tuleb mõista, et osakese spin (oma nurkimpulsi tähenduses) ja spinnide kvantarv ei ole sama asi. Keerutamisnumber on tähistatud tähega J ja võtab mitu diskreetset väärtust ning spinni väärtus ise on võrdeline vähendatud Plancki konstandiga:

Bosonid ja fermionid

Erinevatel osakestel on erinev pöörlemisnumber. Seega on peamine erinevus selles, et mõnel on terve spin, teistel aga pooltäisarv. Täisarvulise spinniga osakesi nimetatakse bosoniteks ja pooltäisarvulisi osakesi fermionideks.

Bosonid järgivad Bose-Einsteini statistikat ja fermionid Fermi-Dirac statistikat. Bosonitest koosnevas osakeste ansamblis võib neid ühes olekus olla suvaline arv. Fermionide puhul on vastupidi – kahe identse fermioni olemasolu ühes osakeste süsteemis on võimatu.


Bosonid: footon, gluoon, Higgsi boson. - eraldi artiklis.

Fermionid: elektron, lepton, kvark

Proovime makrokosmose näidete abil ette kujutada, kuidas erinevad pöörlemisarvuga osakesed. Kui objekti spinn on null, saab seda esitada punktina. Igast küljest, olenemata sellest, kuidas te seda objekti pöörate, on see sama. Pöörlemisel 1 tagastab objekti 360 kraadi pööramine selle algolekuga identsesse olekusse.

Näiteks ühelt poolt teritatud pliiats. Keerutamist 2 võib ette kujutada mõlemalt poolt teritatud pliiatsina – sellist pliiatsit 180 kraadi pöörates ei märka me mingeid muutusi. Kuid pooltäisarvu spinni, mis on võrdne 1/2-ga, esindab objekt, mille algolekusse naasmiseks peate tegema 720-kraadise pöörde. Näiteks võiks olla punkt, mis liigub mööda Mobiuse riba.


Niisiis, keerutada- elementaarosakeste kvantkarakteristik, mis kirjeldab nende sisemist pöörlemist, osakese nurkimmenti, sõltumata selle välistest liikumistest.

Loodame, et omandate selle teooria kiiresti ja oskate teadmisi vajadusel praktikas rakendada. Noh, kui mõni kvantmehaanika probleem osutub liiga keeruliseks või ei saa sellega hakkama, siis ärge unustage üliõpilasteenust, mille spetsialistid on valmis appi tulema. Arvestades, et Richard Feynman ise ütles, et "keegi ei saa kvantfüüsikast täielikult aru", on üsna loomulik pöörduda abi saamiseks kogenud spetsialistide poole!

L3 -12

Elektronide spin. Pöörlemise kvantarv. Klassikalise orbitaalliikumise ajal on elektronil magnetmoment. Pealegi on oluline klassikaline magnetmomendi ja mehaanilise momendi suhe

, (1) kus Ja – vastavalt magnet- ja mehaaniline moment. Kvantmehaanika viib sarnase tulemuseni. Kuna orbitaalmomendi projektsioon teatud suunas saab võtta ainult diskreetseid väärtusi, kehtib sama ka magnetmomendi kohta. Seetõttu magnetmomendi projektsioon vektori suunale B orbitaalkvantarvu antud väärtuse jaoks l võib võtta väärtusi

Kus
- nn Bohri magneton.

O. Stern ja W. Gerlach viisid oma katsetes läbi magnetmomentide otsesed mõõtmised. Nad avastasid, et teadaolevalt on kitsas vesinikuaatomite kiir s-olek, ebaühtlases magnetväljas jaguneb kaheks kiireks. Selles olekus on nurkimpulss ja koos sellega ka elektroni magnetmoment null. Seega ei tohiks magnetväli mõjutada vesinikuaatomite liikumist, s.t. lõhenemist ei tohiks olla.

Selle ja teiste nähtuste selgitamiseks esitasid Goudsmit ja Uhlenbeck oletuse, et elektronil on oma nurkimment , mis ei ole seotud elektroni liikumisega ruumis. Seda oma hetke nimetati keerutada.

Algselt eeldati, et spin on tingitud elektroni pöörlemisest ümber oma telje. Nende ideede kohaselt peab seos (1) olema täidetud magnetiliste ja mehaaniliste momentide suhte jaoks. Eksperimentaalselt tehti kindlaks, et see suhe on tegelikult kaks korda suurem kui orbiidimomentide puhul

. Sel põhjusel osutub ettekujutus elektronist kui pöörlevast kuulist vastuvõetamatuks. Kvantmehaanikas peetakse elektroni (ja kõigi teiste mikroosakeste) spinni elektroni sisemiseks loomuomaseks omaduseks, mis on sarnane selle laengu ja massiga.

Mikroosakese sisemise nurkimpulsi suurus määratakse kvantmehaanikas, kasutades spin-kvantarvs(elektroni jaoks
)

. Spinni projektsioon antud suunas võib võtta kvantiseeritud väärtused, mis erinevad üksteisest . Elektroni jaoks

Kus magnetiline spin-kvantarv.

Aatomis oleva elektroni täielikuks kirjeldamiseks on seetõttu vaja koos põhi-, orbitaal- ja magnetkvantarvuga täpsustada ka magnetilise spinni kvantarv.

Osakeste identsus. Klassikalises mehaanikas saab identseid osakesi (ütleme elektrone), vaatamata nende füüsikaliste omaduste identsusele, markeerida nummerdamisega ja selles mõttes võib osakesi pidada eristatavateks. Kvantmehaanikas muutub olukord radikaalselt. Trajektoori mõiste kaotab oma tähenduse ja järelikult lähevad osakesed liikudes takerduma. See tähendab, et on võimatu öelda, milline algselt märgistatud elektronidest millisesse punkti sattus.

Seega kaotavad identsed osakesed kvantmehaanikas täielikult oma individuaalsuse ja muutuvad eristamatuks. See on avaldus või, nagu öeldakse, eristamatuse põhimõte identsetel osakestel on olulised tagajärjed.

Vaatleme süsteemi, mis koosneb kahest identsest osakesest. Oma identiteedi tõttu peavad mõlema osakese ümberpaigutamisel üksteiselt saadud süsteemi olekud olema füüsikaliselt täiesti ekvivalentsed. Kvantmehaanika keeles tähendab see seda

Kus ,– esimese ja teise osakese ruumiliste ja pöörlemiskoordinaatide komplektid. Selle tulemusena on võimalikud kaks juhtumit

Seega on lainefunktsioon kas sümmeetriline (ei muutu osakeste ümberpaigutamisel) või antisümmeetriline (s.t. muudab ümberpaigutamisel märki). Mõlemad juhtumid esinevad looduses.

Relativistlik kvantmehaanika teeb kindlaks, et lainefunktsioonide sümmeetria või antisümmeetria on määratud osakeste spinniga. Pooltäisarvulise spinniga osakesi (elektronid, prootonid, neutronid) kirjeldatakse antisümmeetriliste lainefunktsioonidega. Selliseid osakesi nimetatakse fermionid ja väidetavalt järgivad Fermi-Dirac statistikat. Null- või täisarvuga spinniga osakesi (näiteks footoneid) kirjeldatakse sümmeetriliste lainefunktsioonidega. Neid osakesi nimetatakse bosonid ja väidetavalt järgivad Bose-Einsteini statistikat. Kompleksosakesed (näiteks aatomituumad), mis koosnevad paaritust arvust fermionidest, on fermioonid (koguspinn on pooltäisarv), paarisarvust koosnevad aga bosonid (spinn kokku on täisarv).

Pauli põhimõte. Aatomi kestad. Kui identsetel osakestel on samad kvantarvud, siis on nende lainefunktsioon osakeste permutatsiooni suhtes sümmeetriline. Sellest järeldub, et kaks sellesse süsteemi kuuluvat fermioni ei saa olla samas olekus, kuna fermioonide puhul peab lainefunktsioon olema antisümmeetriline.

Sellest positsioonist järeldub Pauli välistamispõhimõte: kaks fermioni ei saa olla samal ajal samas olekus.

Elektroni oleku aatomis määrab neljast kvantarvust koosnev hulk:

peamine n(
,

orbitaal l(
),

magnetiline (
),

magnetiline spin (
).

Elektronide jaotus aatomis olekute järgi järgib Pauli põhimõtet, seetõttu erinevad kaks aatomis asuvat elektroni vähemalt ühe kvantarvu väärtuste poolest.

Teatud väärtus n vastab erinevad olekud, mis erinevad l Ja . Sest võib võtta ainult kaks väärtust (
), siis elektronide maksimaalne arv antud olekutes n, on võrdne
. Elektronide kogum mitmeelektronilises aatomis, millel on sama kvantarv n, kutsus elektronkiht. Igas elektronid jagunevad vastavalt alamkestad, mis vastab sellele l. Maksimaalne elektronide arv antud alamkoores l võrdub
. Tabelis on toodud kestade tähistused, samuti elektronide jaotus kestade ja alamkihtide vahel.

Mendelejevi elementide perioodilisustabel. Pauli põhimõtet saab kasutada elementide perioodilise tabeli selgitamiseks. Elementide keemilised ja mõned füüsikalised omadused määravad ära nende välised valentselektronid. Seetõttu on keemiliste elementide omaduste perioodilisus otseselt seotud aatomi elektronkestade täitmise olemusega.

Tabelis olevad elemendid erinevad üksteisest tuuma laengu ja elektronide arvu poolest. Naaberelemendile kolides suurenevad viimased ühe võrra. Elektronid täidavad tasemed nii, et aatomi energia on minimaalne.

Mitmeelektronilises aatomis liigub iga üksik elektron väljas, mis erineb Coulombi väljast. See toob kaasa asjaolu, et orbiidi impulsi degeneratsioon eemaldatakse
. Pealegi koos tõusuga l energiatasemed samaga n suureneb. Kui elektronide arv on väike, on energia erinevus erinev l ja identsed n mitte nii suur kui erinevate riikide vahel n. Seetõttu täidavad elektronid esmalt kestad väiksematega n, alustades s alamkestad, liikudes järjest suuremate väärtuste poole l.

Vesinikuaatomi ainus elektron on olekus 1 s. Mõlemad He-aatomi elektronid on olekus 1 s antiparalleelsete pöörlemissuundadega. Täidis lõpeb heeliumi aatomiga K-kestad, mis vastab perioodilisuse tabeli I perioodi lõpule.

Li aatomi kolmas elektron ( Z3)asub madalaima vabaenergia olekuga n2 ( L-kest), st. 2 s- riik. Kuna see on teistest elektronidest nõrgemini seotud aatomi tuumaga, määrab see aatomi optilised ja keemilised omadused. Elektronide täitmise protsess teisel perioodil ei katke. Periood lõpeb neooniga, mis L- kest on täielikult täidetud.

Kolmandal perioodil algab täitmine M- kestad. Antud perioodi esimese elemendi üheteistkümnes elektron Na( Z11) on madalaimas vabas olekus 3 s. 3s-elektron on ainus valentselektron. Sellega seoses on naatriumi optilised ja keemilised omadused sarnased liitiumi omadega. Naatriumile järgnevate elementide alamkestad on tavaliselt täidetud 3 s ja 3 lk.

Esimest korda rikutakse K( Z19). Selle üheksateistkümnes elektron peaks hõivama 3 d-olek M-kestas. Selle üldise konfiguratsiooni jaoks alamkest 4 s osutub energeetiliselt madalamaks kui alamkest 3 d. Sellega seoses, kui kogu kesta M täitmine on puudulik, algab kesta N täitmine. Optilises ja keemilises mõttes on K aatom sarnane Li ja Na aatomitega. Kõigis neis elementides on valentselektron s- seisukord.

Sarnaste kõrvalekalletega tavapärasest järjestusest, mida aeg-ajalt korratakse, ehitatakse üles kõigi aatomite elektroonilised tasemed. Sel juhul korratakse perioodiliselt väliste (valents-) elektronide sarnaseid konfiguratsioone (näiteks 1 s, 2s, 3s jne), mis määrab aatomite keemiliste ja optiliste omaduste korratavuse.

Röntgenikiirguse spektrid. Kõige tavalisem röntgenkiirguse allikas on röntgenitoru, milles elektrivälja poolt tugevalt kiirendatud elektronid pommitavad anoodi. Kui elektronid aeglustuvad, tekivad röntgenikiired. Röntgenkiirguse spektraalne koostis on pideva spektri superpositsioon, mis on lühikese lainepikkuse poolel piiratud piiripikkusega
, ja joonspekter – üksikute joonte kogum pideva spektri taustal.

Pidev spekter on tingitud elektronide emissioonist nende aeglustamise ajal. Sellepärast nad kutsuvad teda bremsstrahlung kiirgus. Bremsstrahlungi kvanti maksimaalne energia vastab juhtumile, mil elektroni kogu kineetiline energia muundatakse röntgenfootoni energiaks, s.o.

, Kus U– röntgentoru kiirendav potentsiaalide erinevus. Siit ka piirlainepikkus. (2) Bremsstrahlungi lühilainepiiri mõõtmisega saab määrata Plancki konstandi. Kõigist määramismeetoditest Seda meetodit peetakse kõige täpsemaks.

Piisavalt kõrge elektronenergia korral tekivad pideva spektri taustal üksikud teravad jooned. Joonspektri määrab ainult anoodi materjal, mistõttu seda kiirgust nimetatakse iseloomulik kiirgus.

Iseloomulikud spektrid on märgatavalt lihtsad. Need koosnevad mitmest seeriast, mis on tähistatud tähtedega K,L,M, N Ja O. Iga seeria sisaldab väikest arvu ridu, mis on tähistatud sageduse suurenemise järjekorras indeksitega , , ... (
,,, …;,,, … jne.). Erinevate elementide spektrid on sarnase iseloomuga. Kui aatomnumber suureneb Z kogu röntgenikiirgus spekter on täielikult nihutatud lühikese lainepikkusega piirkonda, muutmata selle struktuuri (joonis). Seda seletatakse asjaoluga, et röntgenikiirguse spektrid tekivad sisemiste elektronide üleminekutest, mis on erinevate aatomite puhul sarnased.

Röntgenikiirguse spektrite väljanägemise diagramm on näidatud joonisel fig. Aatomi ergastamine seisneb ühe sisemise elektroni eemaldamises. Kui üks kahest elektronist põgeneb K-kiht, siis võib vabanenud ruumi hõivata mõnest väliskihist pärit elektron ( L,M,N jne.). Sel juhul tekib K-sari. Teised seeriad tekivad sarnaselt, kuid ainult raskete elementide puhul. seeria K tingimata kaasas ülejäänud seeria, kuna selle joonte väljastamisel vabanevad kihtide tasemed L,M jne, mis omakorda täidetakse kõrgemate kihtide elektronidega.

Elementide röntgenspektreid uurides lõi G. Moseley seose nn Moseley seadus

, (3) kus on iseloomuliku röntgenkiirguse joone sagedus, R- Rydbergi konstant,
(määratleb röntgeni seeriat),
(määratleb vastava jada joone),  – varjestuskonstant.

Moseley seadus lubab röntgenikiirte joonte mõõdetud lainepikkuse järgi täpselt määrata antud elemendi aatomarvu; see seadus mängis suurt rolli elementide paigutamisel perioodilisustabelisse.

Moseley seadusele võib anda lihtsa seletuse. Sagedustega (3) jooned tekivad laenguväljas paikneva elektroni üleminekul
, numbriga tasemelt n numbriga tasemele m. Varjestuskonstant tuleneb tuuma varjestusest Ze teised elektronid. Selle tähendus sõltub reast. Näiteks selleks
- read
ja Moseley seadus kirjutatakse vormile

.

Suhtlemine molekulides. Molekulaarspektrid. Molekulis on kahte tüüpi sidemeid aatomite vahel: ioonsed ja kovalentsed sidemed.

Iooniline side. Kui kaks neutraalset aatomit tuuakse järk-järgult üksteisele lähemale, siis ioonse sideme puhul saabub hetk, mil ühe aatomi välimine elektron eelistab liituda teise aatomiga. Elektroni kaotanud aatom käitub nagu positiivse laenguga osake e, ja lisaelektroni omandanud aatom on nagu negatiivse laenguga osake e. Ioonse sidemega molekuli näide on HCl, LiF jne.

Kovalentne side. Teine levinud molekulaarsideme tüüp on kovalentne side (näiteks H 2 , O 2 , CO molekulides). Kovalentse sideme moodustumine hõlmab kahte naaberaatomite valentselektroni, millel on vastassuunalised spinnid. Elektronide spetsiifilise aatomitevahelise kvantliikumise tulemusena tekib elektronipilv, mis põhjustab aatomite külgetõmbejõudu.

Molekulaarspektrid keerulisem kui aatomispektrid, kuna lisaks elektronide liikumisele tuumade suhtes molekulis võnkuv tuumade liikumine (koos neid ümbritsevate siseelektronidega) ümber tasakaaluasendi ja pöörlev molekulaarsed liikumised.

Molekulaarspektrid tekivad energiatasemete vahelistest kvantüleminekutest
Ja
molekulid vastavalt suhtele

, Kus
– emiteeritud või neelduva sageduskvanti energia. Ramani valguse hajutamisega
võrdub langevate ja hajutatud footonite energiate vahega.

Molekulide elektroonilised, vibratsioonilised ja pöörlevad liikumised vastavad energiale
,
Ja
. Molekuli koguenergia E saab esitada nende energiate summana

, ja suurusjärgus, kus m- elektroni mass, M- molekulmass (
). Seega
. Energia
eV,
eV,
eV.

Kvantmehaanika seaduste kohaselt võtavad need energiad ainult kvantiseeritud väärtusi. Kaheaatomilise molekuli energiatasemete diagramm on näidatud joonisel fig. (näiteks võetakse arvesse ainult kahte elektroonilist taset – näidatud rasvases joones). Elektroonilised energiatasemed on üksteisest kaugel. Vibratsioonitasandid asuvad üksteisele palju lähemal ja pöörlemisenergia tasandid asuvad üksteisele veelgi lähemal.

Tüüpilised molekulaarspektrid on triibulised, erineva laiusega ribade kogumina spektri UV-, nähtava- ja IR-piirkondades.

Sellega seoses räägivad nad osakese tervest või pooltäisarvulisest spinnist.

Spinni olemasolu identsete interakteeruvate osakeste süsteemis on uue kvantmehaanilise nähtuse, millel puudub analoogia klassikalises mehaanikas, põhjuseks vahetusinteraktsioon.

Spinnivektor on ainus suurus, mis iseloomustab osakese orientatsiooni kvantmehaanikas. Sellest positsioonist järeldub, et: null-spinnil ei saa osakesel olla vektori või tensori omadusi; osakeste vektoromadusi saab kirjeldada ainult telgvektoritega; osakestel võivad olla magnetilised dipoolmomendid ja mitte elektrilised dipoolmomendid; osakestel võib olla elektriline kvadrupoolmoment ja neil ei tohi olla magnetilist kvadrupoolmomenti; Nullist erinev kvadrupoolmoment on võimalik ainult osakeste puhul, mille spinn ei ole väiksem kui ühtsus.

Elektroni või muu elementaarosakese pöörlemismomenti, mis on unikaalselt eraldatud orbiidi impulsist, ei saa kunagi määrata katsetega, mille puhul on rakendatav klassikaline osakeste trajektoori kontseptsioon.

Elementaarosakest kirjeldava lainefunktsiooni komponentide arv kvantmehaanikas suureneb koos elementaarosakese spinniga. Spinniga elementaarosakesi kirjeldatakse ühekomponendilise lainefunktsiooniga (skalaar), spinniga 1 2 (\displaystyle (\frac (1) (2))) kirjeldatakse kahekomponendilise lainefunktsiooniga (spinor) koos spinniga 1 (\displaystyle 1) kirjeldatakse neljakomponendilise lainefunktsiooni (vektori) abil koos spinniga 2 (\displaystyle 2) kirjeldatakse kuuekomponendilise lainefunktsiooniga (tensoriga).

Mis on spin - näidetega

Kuigi termin "spin" viitab ainult osakeste kvantomadustele, saab mõne tsükliliselt toimiva makroskoopilise süsteemi omadusi kirjeldada ka teatud arvuga, mis näitab, mitmeks osaks tuleb süsteemi teatud elemendi pöörlemistsükkel jagada. et see pöörduks tagasi esialgsest eristamatusse olekusse.

Seda on lihtne ette kujutada spin võrdub 0-ga: see on point – ta näeb igast küljest ühesugune välja, olenemata sellest, kuidas te seda viilutate.

Näide spin võrdne 1-ga, saab enamik tavalisi objekte toimida ilma sümmeetriata: kui sellist objekti pöörata 360 kraadi, siis naaseb see üksus algsesse olekusse. Näiteks võid panna pliiatsi lauale ja pärast 360° pööramist jääb pliiats jälle samamoodi lamama nagu enne pööramist.

Näitena spin võrdub 2 võite võtta mis tahes objekti, millel on üks kesksümmeetriatelg: kui seda 180 kraadi pöörata, on see algsest asendist eristamatu ja ühe täispöördega muutub see 2 korda algsest asendist eristamatuks. Näide elust oleks tavaline pliiats, mis on ainult mõlemalt poolt teritatud või üldse teritamata - peaasi, et see on ilma pealdisteta ja ühevärviline - ja siis naaseb pärast 180° pööramist algsest eristamatusse asendisse. . Hawking kasutas näiteks tavalist mängukaarti, näiteks kuningat või kuningannat.

Aga poole tervikuga spin võrdne 1 / 2 natuke keerulisem: selgub, et süsteem naaseb oma algasendisse pärast 2 täispööret, see tähendab pärast 720-kraadist pöörlemist. Näited:

  • Kui võtta Möbiuse riba ja kujutada ette, et sipelgas roomab mööda seda, siis pärast ühe pöörde sooritamist (360 kraadi läbides) jõuab sipelgas samasse punkti, kuid teisele poole lina ja tuleb tagasi punktini, kust see alguse sai, peab see lõpuni minema 720 kraadi.
  • neljataktiline sisepõlemismootor. Väntvõlli 360 kraadi pööramisel naaseb kolb algsesse asendisse (näiteks ülemisse surnud punkti), kuid nukkvõll pöörleb 2 korda aeglasemalt ja teeb täispöörde, kui väntvõlli pöörata 720 kraadi. See tähendab, et kui väntvõlli pöörata 2 pööret, naaseb sisepõlemismootor samasse olekusse. Sel juhul on kolmas mõõtmine nukkvõlli asend.

Sellised näited võivad illustreerida keerutuste lisamist:

  • Kaks identset pliiatsit, mis on teritatud ainult ühelt poolt (mõlemi “spin” on 1), mis on külgedega kinnitatud nii, et ühe terav ots on teise tömbi otsa kõrval (↓). Selline süsteem naaseb ainult 180 kraadi pööramisel algolekust eristamatusse olekusse, see tähendab, et süsteemi "spin" võrdub kahega.
  • Mitmesilindriline neljataktiline sisepõlemismootor (iga silindri "pöörlemine" on 1/2). Kui kõik silindrid töötavad ühtemoodi, on tingimused, milles kolb on üheski silindris jõutakti alguses, eristamatud. Järelikult naaseb kahesilindriline mootor iga 360 kraadi järel algsest eristamatusse olekusse (kogu "pöörlemine" - 1), neljasilindriline mootor - pärast 180 kraadi ("spin" - 2), kaheksasilindriline mootor - pärast 90 kraadi ("spin" - 4 ).

Spinni omadused

Igal osakesel võib olla kahte tüüpi nurkimmenti: orbiidi nurkimment ja spin.

Erinevalt orbiidi nurkimpulsist, mis tekib osakese liikumisel ruumis, ei ole spinn seotud liikumisega ruumis. Spin on sisemine, eranditult kvantkarakteristik, mida ei saa seletada relativistliku mehaanika raames. Kui kujutame osakest (näiteks elektroni) ette pöörleva kuulina ja selle pöörlemisega seotud pöördemomendina spinni, siis selgub, et osakese kesta põikkiirus peab olema suurem kui valguse kiirus, mis on relativismi positsioonilt vastuvõetamatu.

Kuna spinn on nurkimpulsi üks ilminguid, kirjeldab kvantmehaanikas spinni vektori spin-operaator s → ^ , (\displaystyle (\hat (\vec (s))),) mille komponentide algebra ühtib täielikult orbiidi nurkmomentide operaatorite algebraga ℓ → ^ . (\displaystyle (\hat (\vec (\ell ))).) Erinevalt orbiidi nurkimpulsist ei väljendata spinnoperaatorit aga klassikaliste muutujatena ehk teisisõnu on tegemist vaid kvantsuurusega. Selle tagajärjeks on asjaolu, et spin (ja selle projektsioonid mis tahes teljele) võivad võtta mitte ainult täisarvu, vaid ka pooltäisarvu (Dirac konstandi ühikutes). ħ ).

Spin kogeb kvantkõikumisi. Kvantkõikumiste tulemusena saab näiteks ainult ühel spinnikomponendil olla rangelt määratletud väärtus. Sel juhul komponendid J x , J y (\displaystyle J_(x), J_(y)) kõikuda keskmise väärtuse ümber. Maksimaalne võimalik komponendi väärtus J z (\displaystyle J_(z)) võrdub J (\displaystyle J). Samal ajal väljak J 2 (\displaystyle J^(2)) summaarne spin vektor on võrdne J (J + 1) (\displaystyle J(J+1)). Seega J x 2 + J y 2 = J 2 − J z 2 ⩾ J (\kuvastiil J_(x)^(2)+J_(y)^(2)=J^(2)-J_(z)^(2 )\geqslant J). Kell J = 1 2 (\displaystyle J=(\frac (1) (2))) kõikumisest tingitud kõigi komponentide ruutkeskmised väärtused on võrdsed J x 2 ^ = J y 2 ^ = J z 2 ^ = 1 4 (\displaystyle (\widehat (J_(x)^(2)))=(\widehat (J_(y)^(2)))= (\widehat (J_(z)^(2)))=(\frac (1)(4))).

Spinnivektor muudab Lorentzi teisenduse käigus oma suunda. Selle pöörlemise telg on risti osakese impulsi ja võrdlussüsteemide suhtelise kiirusega.

Näited

Mõnede mikroosakeste spinnid on näidatud allpool.

keerutada osakeste üldnimetus näiteid
0 skalaarsed osakesed π mesonid, K mesonid, Higgsi boson, 4 He aatomit ja tuumad, paaris-paarituumad, parapositronium
1/2 spinori osakesed elektron, kvargid, müüon, tau lepton, neutriino, prooton, neutron, 3 He aatomit ja tuumad
1 vektorosakesed footon, gluoon, W- ja Z-bosonid, vektormesonid, ortopositronium
3/2 spin vektorosakesed Ω-hüperoon, Δ-resonants
2 tensorosakesed graviton, tensormesonid

2004. aasta juuli seisuga on barüoni resonantsil Δ(2950) spinniga 15/2 suurim spinn teadaolevate barüonide seas. Stabiilsete tuumade spin ei tohi ületada 9 2 ℏ (\displaystyle (\frac (9) (2))\hbar) .

Lugu

Termini “spin” tõid teadusesse S. Goudsmit ja D. Uhlenbeck 1925. aastal.

Matemaatiliselt osutus spinni teooria väga läbipaistvaks ja hiljem konstrueeriti sellega analoogselt isospini teooria.

Spin ja magnetmoment

Vaatamata asjaolule, et spinn ei ole seotud osakese tegeliku pöörlemisega, tekitab see siiski teatud magnetmomendi, mis tähendab, et see viib täiendava (võrreldes klassikalise elektrodünaamikaga) interaktsiooni magnetväljaga. Magnetmomendi suuruse ja spinni suuruse suhet nimetatakse güromagnetiliseks suhteks ja erinevalt orbiidi nurkmomendist ei ole see võrdne magnetoniga ( μ 0 (\displaystyle \mu _(0))):

μ → ^ = g ⋅ μ 0 s → ^ . (\displaystyle (\hat (\vec (\mu )))=g\cdot \mu _(0)(\hat (\vec (s))).)

Siin tutvustatud kordaja g helistas g-osakeste faktor; selle tähendus g-osakeste füüsikas uuritakse aktiivselt erinevate elementaarosakeste tegureid.

Spin ja statistika

Kuna kõik sama tüüpi elementaarosakesed on identsed, peab mitmest identsest osakesest koosneva süsteemi lainefunktsioon olema vahetuse suhtes kas sümmeetriline (st ei muutu) või antisümmeetriline (korrutatuna -1-ga). mis tahes kahest osakesest. Esimesel juhul järgivad osakesed Bose-Einsteini statistikat ja neid nimetatakse bosoniteks. Teisel juhul kirjeldab osakesi Fermi-Dirac statistika ja neid nimetatakse fermioonideks.

Selgub, et just osakese spinni väärtus ütleb meile, millised need sümmeetriaomadused on. Wolfgang Pauli 1940. aastal sõnastatud spin-statistika teoreem väidab, et täisarvulise spinniga osakesed ( s= 0, 1, 2, …) on bosonid ja pooltäisarvulise spinniga osakesed ( s= 1/2, 3/2, …) - fermionid.

Spinni üldistamine

Spinni kasutuselevõtt oli uue füüsilise idee edukas rakendamine: postulatsioon, et eksisteerib olekute ruum, mis pole kuidagi seotud osakese liikumisega tavalises.

Vastupidiselt levinud arvamusele on spin puhtalt kvantnähtus. Veelgi enam, spinnil pole midagi pistmist "osakese pöörlemisega" enda ümber.

Et õigesti aru saada, mis on spin, mõistkem kõigepealt, mis on osake. Kvantväljateooriast teame, et osakesed on teatud tüüpi esmase oleku (vaakumi) ergastuse osakesed, millel on teatud omadused. Eelkõige on mõnel neist ergastustest mass, mis meenutab meile väga Newtoni seaduste traditsioonilist massi. Mõnel neist ergastustest on nullist erinev laeng, mis on väga sarnane Coulombi seadustest tuleneva laenguga.

Lisaks omadustele, millel on klassikalises füüsikas analooge (mass, laeng), selgub (katsetes), et neil ergutustel peab olema veel üks omadus, millel klassikalises füüsikas absoluutselt analooge pole. Rõhutan veel kord: EI OLE analooge (see EI OLE osakeste pöörlemine). Arvutuste käigus selgus, et see spin ei ole osakese skalaarne karakteristik, nagu mass või laeng, vaid mõni muu (mitte vektor).

Selgub, et spin on sellise ergastuse sisemine omadus, mis oma matemaatilistelt omadustelt (näiteks teisendusseadus) on väga sarnane kvantmomendiga.

Siis jätkus ja jätkus. Selgus, et selliste ergastuste omadused, nende lainefunktsioonid sõltuvad väga palju just selle spinni suurusest. Seega saab osakest spinniga 0 (näiteks Higgsi bosonit) kirjeldada ühekomponendilise lainefunktsiooniga ja spinniga 1/2 osakese jaoks peab olema kahekomponentne funktsioon (vektorifunktsioon), mis vastab spinni projektsioon etteantud 1/2 või -1/2 teljele. Ühtlasi selgus, et spinn kannab endaga kaasa fundamentaalset erinevust osakeste vahel. Seega täisarvulise spinniga (0, 1, 2) osakeste puhul kehtib Bose-Einsteini jaotusseadus, mis lubab ühes kvantseisundis olla nii palju osakesi, kui soovitakse. Ja pooltäisarvulise spinniga (1/2, 3/2) osakeste puhul toimib Pauli välistuspõhimõtte tõttu Fermi-Dirac jaotus, mis keelab kahel osakesel olla samas kvantseisundis. Tänu viimasele on aatomitel Bohri tasemed, tänu sellele on ühendused võimalikud ja seega ka elu võimalik.

See tähendab, et spin määrab osakese omadused ja selle, kuidas see käitub teiste osakestega suhtlemisel. Footoni spinn on võrdne 1-ga ja paljud footonid võivad olla üksteisele väga lähedal ega suhelda üksteisega või footonid gluoonidega, kuna ka viimastel on spin = 1 jne. Ja elektronid spinniga 1/2 tõrjuvad üksteist (nagu koolis õpetatakse – alates -, + alates +.) Kas ma sain õigesti aru?

Ja veel üks küsimus: mis annab osakesele endale spinni või miks spin on olemas? Kui spinn kirjeldab osakeste käitumist, siis mida kirjeldab ja teeb võimalikuks spinn ise (mis tahes bosonid (ka hüpoteetiliselt eksisteerivad) või nn stringid)?