换句话说,自旋磁量子数在某一方向的分量只能是 。此时,令自旋磁量子数为 ,则 式可改写为:
第二,由于电子带负电的缘故,因而也具有与自旋运动对应的磁矩,称为自旋磁矩,我们以 表示(SI):
其中, 和 分别表示电子的质量和电荷。考虑到玻尔磁子 ,则 在空间某一方向上的两个分量可写成如下形式(SI):
根据 式可知,
因此我们得到,电子自旋回转磁比率是轨道回转磁比率 的两倍。
在量子力学中,我们用算符 来描述自旋角动量,它满足:
以分量形式表示:
其中 的本征值均为 ,且平方均为 ,因此得到 的本征值为
2.1.2 自旋与轨道耦合作用势
轨道运动引起的磁场与电子自旋磁矩之间发生相互作用,称为自旋与轨道耦合,该过程中产生附加能量。本文中,我们将从半经典的角度研究自旋与轨道耦合作用势[10]。