Würzburger Quantenphysik- Konzept

G06 Spin

Elektronenspin  Drehimpuls 

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Spezialfall eines Drehimpulses, der nur relativistisch erklärt werden kann, der aber in der nichtrelativistischen Quantenphysik als zusätzliche Eigenschaft von Fermionen wie Elektronen oder Neutronen adhoc integriert wird. Im Unterschied zum "ganzzahligen" Bahn-Drehimpuls L (seine Komponente  in eine beliebig gewählte Vorzugsrichtung, z.B. die z-Richtung, hat ausschließlich ganzzahlige Vielfache von h = h/2·π, also 0 · h, 1 · h, 2 · h, ...) ist der Spin-Drehimpuls S "halbzahlig", d.h. seine Komponente  in eine beliebig gewählte Vorzugsrichtung, z.B. die z-Richtung, hat ausschließlich halbzahlige Werte, also 1/2 · h, 3/2 · h, ... und jeweils Werte mit umgekehrten Vorzeichen.

Der Spin eines Elektrons ist 1/2 · h, d.h. seine Komponente  in eine beliebig gewählte Vorzugsrichtung (z.B. z-Richtung) ist 1/2 · h oder  - 1/2 · h. Eine rotationsinvariante Funktion dieser Art ist z.B. sin(S·α). Gemäß S·α =  n·2·π mit S = 1/2 muss man nämlich jeweils doppelte Drehungen, also um den Winkel α =  n·2·π/S = n·4·π, durchführen, wobei n = 0, 1, 2, 3, ... , damit die relativistisch erweiterte, "gedrehte" Wellenfunktion (genau genommen, der "Spinor", der hier nicht erläutert werden soll) identisch mit der ursprünglichen ist.  ( h = h/2·π )

Photonen haben "ganzzahligen" Spin 1 · h = h. Seine Komponenten in eine beliebige z-Richtung können also h, 0, - h sein. Photonen sind deshalb Bosonen.