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Spin und Drehimpuls
 
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dj2289



Anmeldungsdatum: 31.07.2004
Beiträge: 39

Beitrag dj2289 Verfasst am: 28. Feb 2006 12:15    Titel: Spin und Drehimpuls Antworten mit Zitat

Hallo zusammen,

ich hab mal angefangen, mich mit der Quantenphysik auseinander zu setzten (nicht gerade einfach). Natürlich kamen schon nach den ersten
Seiten die ersten Fragen!
1. Den Spin an sich kann man nicht ändern (also ein Proton hat immer 1/2) man kann nur die Richtung (Z-Komponente) also das Vorzeichen ändern (-1/2, +1/2).
2. Ist die Energie, die beim "ändern" des Spins ensteht die Gammastrahlung also eine Elektromagnetischewelle!
3. Wie ändert man den Spin ?
4. Welche Energie wird beim Spin wechsel emmitiert? Welche
absorbiert?

Danke für eure Antworten!

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" Wer sich nicht mehr wundern, wer nicht mehr staunen kann, der ist sozusagen tot, sein Auge ist erloschen " Albert Einstein
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 28. Feb 2006 12:48    Titel: Re: Spin und Drehimpuls Antworten mit Zitat

1. richtig.
2. Die Energie, die bei einer Änderung des Spinzustandes (z.B. von einem Elektron in einem Atom) frei wird, wird tatsächlich in Form einer elektromagnetischen Welle abgegeben. Diese elektromagnetische Welle hat aber viel weniger Energie pro Strahlungsquant als Gammastrahlung.
3. Zum Beispiel durch Einstrahlen einer elektromagnetischen Welle der passenden Frequenz.
4. Die Energiedifferenz zwischen den beiden Spinzuständen. Bei einem Kernspin (Spin eines Atomkernes) sind das Energien, die Quanten von elektromagnetischen Wellen mit einer Frequenz von einigen MHz entsprechen, bei Elektronenspins sind das eher GHz.
dj2289



Anmeldungsdatum: 31.07.2004
Beiträge: 39

Beitrag dj2289 Verfasst am: 28. Feb 2006 12:57    Titel: Antworten mit Zitat

Danke für deine Antwort!
hat vielleicht jemand noch ein paar gute Links zur Quantenphysik
(www.quanten.de, www.quantenwelt.de - zu oberflächlich)

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dj2289



Anmeldungsdatum: 31.07.2004
Beiträge: 39

Beitrag dj2289 Verfasst am: 28. Feb 2006 14:41    Titel: Antworten mit Zitat

Wenn ich nun ein Spin ändern will (umkehren)
muss ich dann nur eine elektromagnetische Welle erzeugen, die
genau die selbe Frequenz hat wie das Teilchen? Also die Resonanzfrequenz?

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dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 28. Feb 2006 15:21    Titel: Antworten mit Zitat

Ja, dann bewirkt diese elektromagnetische Welle schon eine Änderung des Spinzustandes, indem sie die passende Energie zuführt.

Weil man mit so einer resonanten elektromagnetischen Welle auch Energie entnehmen kann (das heißt dann induzierte Emission), empfiehlt es sich, die resonante elektromagnetische Welle mit der passenden Intensität für eine passende Zeitdauer einzustrahlen.
Denn sonst kann es passieren, dass man den Spinzustand hin- und hergeändert hat und der Spinzustand am Ende wieder genauso ist wie am Anfang.
schnudl
Moderator


Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6748
Wohnort: Wien

Beitrag schnudl Verfasst am: 28. Feb 2006 16:49    Titel: Antworten mit Zitat

ich bin mir jetzt nicht 100% sicher (Atomphysik war nie meine grosse Leidenschaft) - aber sind die Spinzustände bei Abwesenheit eines Magnetfeldes nicht (fast) entartet ?

Man kann durch elektromagnetische Felder Übergänge zwischen Spin-Niveaus erzwingen, aber so wie ich das kenne muss die Frequenz des Feldes genau die Larmorfrequenz sein (Kernspinresonanz).

Ansonsten fällt mir nur die Spin-Bahn kopplung LxS ein, welche auch ohne Magnetfeld relevant ist, aber die ist sehr sehr gering.

Grundsätzlich hat ein Spin aber keine Energie an sich - er hat nur einen Betrag und diskrete Eigenwerte als mögliche Messwerte.

Michael

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dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 28. Feb 2006 18:21    Titel: Antworten mit Zitat

schnudl hat Folgendes geschrieben:
sind die Spinzustände bei Abwesenheit eines Magnetfeldes nicht (fast) entartet ?

Stimmt.
Teilchen mit Spin sind, wie Kreisströme, kleine Mini-Magnete. Zustände mit verschiedenen Ausrichtungen dieser Spins haben also nur dann eine unterschiedliche Energie, wenn sich die Spins in einem Magnetfeld befinden.

Der Energieunterschied zwischen Zuständen unterschiedlicher Spinausrichtung ist also abhängig von (proportional zu) der Stärke dieses Magnetfeldes und der "Stärke" (dem sogenannten gyromagnetischen Verhältnis) der Spins.

Der Fall, dass sich Spins in einem Magnetfeld befinden, kommt öfter vor, als man vielleicht denkt:

Atome mit einem atomaren Gesamtspin in einem kleinen äußeren Magnetfeld haben Übergangsfrequenzen zwischen den Spinzuständen von kHz und weniger.

Kernspins im starken Magnetfeld eines Kernspintomographen haben Übergangsfrequenzen von MHz.

Kernspins von Wasserstoffkernen in einem Molekül sehen das Magnetfeld, das von den anderen Wasserstoffkernen im Molekül erzeugt wird. Dies führt zu für das Molekül charakteristischen Verschiebungen und Aufspaltungen der Resonanzfrequenz des Wasserstoffkern-Spins in der Kernspinresonanz-Spektroskopie.

Elektronenspins im starken Magnetfeld einer Elektronenspinresonanz-Apparatur haben Übergangsfrequenzen im GHz- Bereich.

Bei der LS-Kopplung (= Spin-Bahn-Kopplung) sehen die Elektronenspins das Magnetfeld, das durch ihre eigene Bahnbewegung (Umkreisen des Atomkerns mit Elektronen-Bahndrehimpuls L) erzeugt wird. Da sich dieses Magnetfeld direkt am selben Ort wie das Elektron befindet, ist der Energieunterschied hier sehr groß (für Spin-Verhältnisse Augenzwinkern ). Zum Beispiel haben die Natrium- D-Linien einen Abstand von mehr als einem halben Nanometer (also etwa ein halbes Terahertz)

Bei der JI-Kopplung sehen die Elektronen-Gesamtdrehimpulse das Magnetfeld des Kernspins und umgekehrt. Weil Kernspins in etwa um einen Faktor 1000 schwächer sind als Elektronenspins, ist hier also auch der entsprechende Energieunterschied zwischen Niveaus unterschiedlicher Spinorientierung kleiner.
Eddy van Freddy
Gast





Beitrag Eddy van Freddy Verfasst am: 09. Dez 2017 14:57    Titel: Quantenverschränkung Antworten mit Zitat

Ich bin ein absoluter Laie.
Was mich intressiert:

Falls man das Vorzeichen des Elektronenspins ändern kann, wieso lässt sich das nicht zur Informationsübertragung zweier verschränkter Elektronen benutzen?
Würde das die Verschränkung aufheben?
Quantenphysik
Gast





Beitrag Quantenphysik Verfasst am: 23. Dez 2017 21:13    Titel: Re: Quantenverschränkung Antworten mit Zitat

Eddy van Freddy hat Folgendes geschrieben:
Ich bin ein absoluter Laie.
Was mich intressiert:

Falls man das Vorzeichen des Elektronenspins ändern kann, wieso lässt sich das nicht zur Informationsübertragung zweier verschränkter Elektronen benutzen?
Würde das die Verschränkung aufheben?

Wenn du lokal durch ein Magnetfeld den Spinzustand des einen Elektrons änderst, wird sich nicht der Spinzustand des anderen Elektrons entsprechend verändern.

Das Magnetfeld beeinflusst den verschränkten Zustand und hinterher hast du einen anderen Zustand als ohne Magnetfeld.
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