电子内部的自旋模式,应该是类似谐振子的方式:

总能量为\( E=\frac{1}{2} w^2 r^2 \)

自旋角动量 \( L= r \times p =mw r^2 =\frac{2E}{w} \)

自旋磁矩:

\( \mu = \frac{e}{2m} L \)

\(=\frac{e}{2m} \frac{2E}{w}\)

\(=\frac{eE}{mw} \)

\(=\frac{e \hbar w}{mw} \)

\(=\frac{e \hbar}{m}\)

\(=2\mu B\)

这样就可以得到电子的g因子为2

之所以有这样的结构,最关键的就是总能量为\(E=\frac{1}{2}mw^2r^2 \),

但在计算时,又使用了\( v=wr \),也就是是一个圆周轨道运动,

但轨道圆周运动中,总能量为势能加动能,势能和动能大小相等,也就是总能量应该是\(E=mw^2r^2 \),这就出现了矛盾。

所以这种计算方式,经典能量对应的w,量子能量对应的w,速度对应的w,要做到某种统一才行。

另一种计算方式:

\(\mu=I \times A \)

电荷做圆周运动,则周期 \(T=\frac{2 \pi}{w}\),

电流\(I=\frac{e}{T}=\frac{ew}{2\pi}\)

面积\(A=\pi r^2 \)

\(\mu=\frac{ew}{2\pi} \pi r^2=\frac{1}{2}e r^2 \)

由\(E=\frac{1}{2}mw^2r^2 \),得:

\(\mu=\frac{e E}{mw} =\frac{e \hbar}{m} =2\mu_b\)

如果让\(E=mw^2r^2 \),

那么可以修正\(T=\frac{\pi}{w}\),即对应的w,是两圈为一个周期,只取一圈的时间

电流\(I=\frac{e}{T}=\frac{ew}{\pi}\)

也可以得到

\(\mu=2\mu_b\)

这里也面临着w的不同地方的使用