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