自旋存在的起源是什么?

在赖文的量子化学讲义中有这么一句话，恰好能解答你关于自旋起源的问题

他说粒子的自旋角动量的起源不能由宏观经验设计的模型来解释。

其实从自旋角动量算子就可以看出，自旋是一个假设，没有实际的来源，因为自旋角动量没有具体的形式，其本征函数也没有具体的形式，只是人们定义的自旋角动量算子附和角动量算子的相互关系，从而推导出来其本征函数之间的一些关系而已。

最初引入这个假设是为了解决实际电子排布与波函数反对称规则之间的矛盾。

因此你问的该属性与什么力。场或者什么有影响。可以这么说这些力与场是不存在的，因为

自旋是量子力学的基本假设之一，假设就定义了自旋角动量算子之间附和角动量算子的对易关系，定义了自旋角动量算子的本征函数和本征值。

从这个假设可以推倒出自旋本征函数的一切性质。

量子力学基本假设是量子力学体系中的公里，就像经典力学里面牛顿三定律和万有引力定律、欧几里德几何体系中德五大公里一样是无需证明的基本假设。

但是粒子的自旋是可以通过实验观测到的，比如核磁共振、电子顺磁共振等。此外还有斯特恩—盖拉赫实验证明了电子的自旋角动量算子本征值确实存在，而且是两个。

补充一点：自旋不是自转，它是粒子自身的一种属性

　　1、第一章刚体的定轴转动

　（1）目的要求：

　理解转动惯量，掌握刚体绕定轴转动定理；理解力矩的功和转动动能，动量矩和动量矩守恒定律。能熟练运用其分析和计算有关刚体定轴转动的力学问题。

　（2）教学内容：

　①刚体的转动惯量，刚体绕定轴转动定理。

　②刚体的力矩的功和转动动能。

　③刚体的动量矩和动量矩守恒定律。

　2、第二章气体分子运动论

　（1）目的要求：

　①掌握理想气体状态方程。理解气体的状态参量，平衡态，理想气体内能概念。2理解理想气体的压强和温度的统计解释。

　②理解能量自由度均分原理；理解麦克斯韦速率分布律；了解玻耳兹曼分布律，平均碰撞频率和自由程概念。

　（2）教学内容：

　理想气体状态程与理想气体的压强；能量自由度均分原理；麦克斯韦速率分布律；玻耳兹曼分布律；平均碰撞频率和自由程。

　3、第三章热力学

　（1）目的要求：

　①掌握热力学第一定律及其有关概念（内能、功和能量）。能熟练运用热力学第一定律计算理想气体等值过程和绝热过程的内能、功和能量。

　②理解气体的摩尔热容量概念。

　③能计算理想气体准静态循环过程如卡诺循环的效率等。

　④理解热力学第二定律的两种表述。理解可逆过程和不可逆过程，熵，热力学第二定律的统计意义。

　（2）教学内容：

　①热力学平衡态和气体物态方程；

　②气体分子的统计分布规律；

　③气体内运输过程；

　④热力学第一定律对理想气体等值过程和绝热过程的应用；

　⑤热力学第二定律，可逆过程和不可逆过程及熵；

　⑥固体和液体的性质；

　⑦相变。

　4、第四章真空中的静电场

　（1）目的要求：

　①掌握电场强度，电场强度叠加原理；

　②掌握电力线，电通量，真空中的高斯定理；能熟练运用叠加原理计算一维或简单二维问题的电场强度，能熟练运用高斯定理计算具有一定对称性（球、轴和面对称性）的电场分布。

　③掌握电场力的功。理解电场强度的环流。

　④掌握电势差，电势，电势迭加原理及电势（能）与电势（能）差的计算。理解等势面。了解电场强度与电势梯度的关系。

　（2）教学内容：

　①电场，电场强度叠加原理；

　②高斯定理；

　③静电场环流定理，及电势；电场强度与电势梯度的关系；

　④带电粒子在静电场中的运动。

　5、第五章稳恒磁场

　（1）目的要求：

　①掌握磁感应强度。磁通量；磁场中的高斯定理；

　②理解毕奥—沙伐定律。。能利用其计算磁感应强度；

　③理解安培力和洛仑兹力，载流线圈的磁矩，磁场对载流线圈的作用力矩。磁力功，能进行有关计算。

　④了解带电粒子在电磁场中的运动,了解霍尔效应。

　⑤掌握法拉第电磁感应定律，楞次定律，电磁感应现象与能量守恒定律的关系。动生电动势，用电子理论解释动生电动势。

　（2）教学内容：

　①磁场中的高斯定理；

　②毕奥—沙伐定律；

　③安培环路定律；

　④磁场对载流线圈的作用，霍尔效应；

　⑤法拉第电磁感应定律，楞次定律，电磁感应现象。

　6、第六章机械振动与波

　（1）目的要求：

　①掌握谐振动及其特征量（频率、周期、振幅和周相），

　②掌握旋转矢量法。能建立谐振动运动学方程。理解谐振动的能量；

　③了解阻尼振动、受迫振动、共振。掌握同方向同频率谐振动的合成；

　④理解，纵波和横波，波速、波频与波长的关系；

　⑤掌握平面简谐波方程的物理意义，能熟练建立平面简谐波方程或由波动方程求波长和波速等物理量；

　⑥了解波的能量、能流、能流密度；

　⑦理解惠更斯原理，波的迭加原理。能计算波的干涉加强和减弱位置；

　⑧了解驻波，了解多普勒效应。

　（2）教学内容：

　①谐振动运动学方程，旋转矢量法，同方向不同频率谐振动的合成；

　②机械波的产生和传播，惠更斯原理，波的迭加原理；

　③波的干涉、现象，驻波；

　④多普勒效应。

　7、第七章物理光学

　（1）目的要求：

　①理解光矢量。了解相干光的获得。

　②掌握杨氏双缝干涉。能计算光程与光程差，并能运用其分析与计算干涉条纹位置，处理等厚干涉（劈尖牛顿环）。

　③理解等倾干涉。了解迈克耳逊干涉仪。

　④理解惠更斯――菲涅耳原理。能计算和确定单缝衍射条纹位置和宽度，

　⑤理解半波带法。理解，能根据光栅方程计算光栅衍射主极大明条纹位置。理解光学仪器的分辨率，能进行有关计算。

　⑥了解伦琴射线的衍射，布喇格公式。

　⑦理解自然光和偏振光，马吕斯定律，反射光和折射光的偏振，布儒斯特定律。

　⑧了解单轴晶体中光的双折射。

　（2）教学内容：

　①光的干涉；

　②光的衍射；

　③几何光学的基本原理；

　④光学仪器的基本原理；

　⑤光的偏振；

　⑥光的吸收、散射和色散；

　⑦光的量子性

　⑧现代光学基础。

　8、第八章量子物理基础

　（1）目的要求：

　①理解原子的核模型。原子光谱的规律性。玻尔氢原子理论。能级。理解德布罗意假设并能计算波长与频率。

　②理解实物粒子的波粒二象性。理解不确定性关系。了解电子衍射实验。

　③理解波函数及其统计解释。了解薛定谔方程。了解氢原子能量量子化、解动量量子化、空间量子化。了解斯特恩—盖拉赫实验。了解电子自旋及四个量子数。

　④了解产生激光的基本原理。激光的特性。

　（2）教学内容：

　①原子光谱的规律性。玻尔氢原子理论；

　②实物粒子的波粒二象性，理解不确定性关系；

　③薛定谔方程，电子自旋及四个量子数；

　④激光及激光器。

斯特恩-格拉赫实验中使用的炉子的温度在实验的标准描述中没有规定，因此不可能确定250度的温度是否合适。这取决于具体的实验设置和所使用的条件。一般来说，设置炉的温度以达到产生具有明确磁矩的原子束的所需条件，这是实验产生准确结果的关键要求。可能影响炉温的因素包括用于光束源的材料类型、所需光束强度以及光束随时间的稳定性。

斯特恩早年的研究是在理论物理领域，在统计热力学与量子理论方面有一些重要论文；从1919年他开始转向实验物理，由他研发和使用的分子束方法成为研究分子、原子、原子核性质的有力工具，该方法最初的意图是为了证明气体速率分布的麦克斯韦定律 。1922年他同瓦尔特·盖拉赫合作，做了磁场对磁矩的作用力使原子发生偏转的斯特恩-盖拉赫实验，而后又测量了包括质子在内的亚原子粒子的磁矩；1929年的氢、氦射线衍射实验是对原子和分子的波性质的精彩演示 。

19世纪末，经典物理学的几个主要分支——力学、热力学和分子运动论、电磁学以及光学都已建立起完整的理论体系，并在理论应用上也取得了巨大成果．当时绝大多数的物理学家都认为，今后的工作只能是对已建立起的科学大厦进行修补和完善．但就在此时，出现了经典物理理论无法克服的矛盾，引起了物理学的革命．

经典物理首先遇到的难题是黑体辐射．黑体辐射理论认为：黑体辐射与周围物体处于平衡状态时，能量按频率（或波长）分布．维恩在作了特殊的假设之后，用热力学方法导出公式

他将理论计算值与实验结果相比较，发现两者虽然在高频区域符合，但在低频区域相差很大．瑞利根据经典电动力学和统计物理得到到ρ()d∝2Td，后来金斯纠正了上式的比例系数．瑞利的公式虽然能反映高温下长波辐射的情况，但当→∞时它将遇到“紫外光灾难”．上述公式都是严格按经典理论计算出来的，各代表一种极端情况，都不能全面解释黑体辐射．

普朗克在受到好友鲁木斯的忠告后，试图找出一个公式把维恩公式

年10月19日普朗克向德国物理学会报告了他的经验公式．由于他的公式与实验结果符合，促使他继续探索这个公式的理论基础、经过紧张的两个月努力，1900年底他用一个谐振子假设，也就是假定黑体以h为能量单位，不连续地吸收和发射能量，用玻尔兹曼统计方法得到黑体辐

（作用量子或离散量），h就是普朗克常量，其数值为6626×10-34J·s．

普朗克常量的引进开创了量子论，但普朗克本人并没有充分地认识到这一点，他还想回到经典物理学中用连续代替不连续．然而爱因斯坦并不这样认为，他最早明确地认识到普朗克的发现标志着物理学的新纪元，并利用普朗克常量提出了光量子的概念，成功地解释了光电效应实验，提出了光电效应方程eV=h-W．1914年密立根全面证实了爱因斯坦光电效应方程，并且第一次从光电效应中测定出普朗克常量为656×10-34J·s，与普朗克1900年从黑体辐射计算得出的结果相符合．这令人信服的事实转变了一些物理学家对量子论的怀疑态度，并发展了量子论．

在量子论的初期，固体比热是继黑体辐射和光电效应之后又一重大课题．根据麦克斯韦—玻尔兹曼能量均分原理讨论固体的热容量所得的结果，在高温和室温范围内与实验值符合，但在低温范围内与实验不符，这个问题是经典物理不能解释的．1907年爱因斯坦进一步把普朗克常量

了经典理论的又一大难题，并及时得到能斯特的验证和大力宣传，使量子论开始被人们所认识．

固体的比热问题解决后，经典理论和实验之间的另一尖锐矛盾发生在原子结构上．卢瑟福依据α粒子散射实验提出了原子有核模型．可是，当时人们从他的原子模型出发，用经典理论解释一些现象时，却得到了与实验相反的结论．根据经典的电磁理论，电子绕核做曲线运动时必然有加速度，那么就应辐射电磁波，其频率等于电子绕核做圆周运动的频率．这样，电子不断地损失能量，离核愈来愈近，电子最终将落至原子核上，发射出连续光谱，使原子变成不稳定系统．上述结论显然是不正确的．我们不能因此说原子模型有错误，因为它的正确性已被实验所证实，因此只能是经典理论不适用于原子内部结构．

为了解决上述问题，玻尔在原子模型的基础上，在好友汉森的帮助下，于1913年提出两条重要假设．第一，电子绕核做圆周运动的轨道不是任意的，必须满足量子化条件

引入轨道量子化条件的作用如玻尔在《哲学杂志》上所说的那样：“引入一个大大异于经典力学概念的量到这个定律中来，这个量就是普朗克常量，或者是经常所称的基本作用量子．引入这个量后，原子中电子稳定组态问题发生了根本的变化．”

玻尔在第二假设里认为，电子在特定轨道上运动时尽管有加速度，但不辐射能量，它们处于定态．只有电子从能量为En的初态跃迁到能量为Em的终态（En＞Em），才发射出光子，光子的频率满足h=En-Em．因此可以看出普朗克常量在玻尔理论中的地位．由于玻尔理论仍没有摆脱经典轨道理论的束缚，在解释光谱线的强度、精细结沟等问题上又陷入困境．后来索末菲发展了玻尔理论，用量子论解决了上述问题．

玻尔运用在早期量子论中起指导作用的“对应原理”，推出了角动

发点处理氢原子状态问题时，得到能量和轨道半径的量子方程．玻尔的角动量量子化公式是通过假设得到的．在后期的量子论（量子力学）中，通过应用波函数的标准化条件解L2的本征方程，得到微观体系的角动量

明量子力学的结果更为正确．从上述事实可以看出普朗克常量始终伴随着量子论的发展．

电子定态跃迁时可辐射电磁波．同样，高速带电粒子与物质相撞时也可产生电磁波，不过是能量更大、波长更短的X射线．

X射线有个效应颇引人注目．高频率的X射线被轻元素的电子散射后，波长随散射角θ的增大而增大．但按经典电动力学理论，X射线会引起电子的强迫振动，振动的电子又发射次波，次波就是散射波，散射波长和入射波长应相同．因此光的波动观点不能解释康普顿散射中的波长为什么改变．康普顿把频率为的X射线看成光子流，每个光子的能量为h，根据动量和能量守恒，再考虑相对论效应，得到散射波长为

如果在散射公式中忽略h的作用，即h→0则λθ=λ0，将又到经典理论中去．爱因斯坦得知康普顿散射结果之后，多次在报刊上谈到它的重要意义，使光的波粒二象性得到广泛承认，进一步发展了量子论．

早期的量子论尽管取得了不少惊人的成果，但因它的理论基础是在经典理论的基础上加量子假设，因此是不完善的，不能解释氦原子光谱、反常塞曼效应等问题．1925年乌伦贝克和哥德斯密脱在泡利不相容原理的基础上，提出两条关于电子自旋的假设，其中一条是每个电子都具有

电子自旋的引入使长期得不到解决的反常塞曼效应等难题迎刃而解，使量子论的发展登上了一个新台阶．

量子论是反映微观粒子运动规律的理论．由于微观粒子具有波粒二象性，所以在确定微观粒子每个动力学变量所能达到的准确度方面，存在着一个基本限度．海森堡在一次与爱因斯坦谈话的启发下，于1927年提出了测不准原理，即微观粒子的坐标和动量不能同时有确定值，其测

学量的两个算符之间关系不对易，一般地说，它们不能同时具有确定值．只有在普朗克常量不起显著作用的场合，可以看成宏观现象时，才可以用经典力学的方法处理．

综上所述，可以看出普朗克常量在微观理论中所处的核心作用．不论是固体比热、电子自旋还是测不准关系，都是通过普朗克常量表征出来的．如果在处理的问题中h的作用和其它物理量相比较可以略去，那么微观规律就过渡到宏观规律．

普朗克常量是区分物理现象是宏观还是微观的判据，存在于量子系统的一切数学描述中．普朗克常量的引入具有划时代的历史作用．没有它，就不会有物理学的发展，更不会有量子论的存在

参考资料：

http://wwwex2006com/dianzi/19232025htm