Вход в личный кабинет | Регистрация
Избранное (0) Список сравнения (0)
Ваши покупки:
0 товаров на 0 Р
Итого: 0 Р Купить

Что такое спины: Что такое спин? — все самое интересное на ПостНауке

Содержание

Спин

СПИН


Spin

    Спин (от англ. spin – вращаться) – собственный момент количества движения элементарной частицы, имеющий квантовую природу и не связанный с её перемещением в пространстве как целого. Спин отвечает неотъемлемому и неизменному внутреннему вращательному состоянию, присущему частице, хотя это вращательное состояние нельзя трактовать классически – как вращение тела вокруг собственной оси. Наряду со спином, любая частица, перемещаясь как целое в пространстве (например, по замкнутой орбите) относительно некой внешней точки (центра орбиты), имеет относительно этой точки внешний или орбитальный момент количества движения.
    Спин был первоначально введен для того, чтобы объяснить экспериментально наблюдаемый факт, что многие спектральные линии в атомных спектрах состоят из двух отдельно расположенных линий. Например, первая линия серии Бальмера в атоме водорода, которая проявляется при переходах между уровнями с n = 3 и n = 2, должна наблюдаться как одиночная линия с длиной волны λ = 6563 Å, однако на самом деле наблюдались две линии с расстоянием между ними Δλ = 1.4Å. Это расщепление первоначально связывалось с еще одной дополнительной степенью свободы электрона – вращением. Предполагалось, что электрон можно рассматривать как классический вращающийся волчок, и величина спин связывалась с его характеристикой вращения. На самом деле, как выяснилось позже, спин имеет квантовую природу и не связан с какими-либо перемещениями частицы в пространстве. Величина вектора спина равна ћ[s(s + 1)]

1/2, где ћ = h/2π (h — постоянная Планка) , а s — квантовое число спина, т.е. характерное для каждой частицы полуцелое или целое положительное число (оно может быть и нулевым). Частицы с целым спином называются бозонами, с полуцелым – фермионами.
Переносчики взаимодействий γ-квант, W±-, Z-бозоны и 8 глюонов имеют спин s = 1 и являются бозонами. Лептоны e, μ, τ, ν
e
, νμ, ντ, кварки u, d, s, c, b, t имеют спин s = 1/2 и являются фермионами.
    Понятие спина применяют и к сложным, составным микрообъектам – атомам, атомным ядрам, адронам. В этом случае под спином J понимают момент количества движения микрообъекта в состоянии покоя, т.е. когда орбитальный (внешний) момент количества движения микрообъекта = 0. Спины составных микрообъектов являются векторной суммой спиновых и орбитальных моментов входящих в их состав частиц – ядра и электронов в случае атома, протонов и нейтронов в случае ядра, кварков и глюонов в случае протона, нейтрона и других адронов. Спин частицы однозначно связан со статистикой, которой подчиняется ансамбль частиц с данным спином. Все частицы с целым и нулевым спином подчиняются статистике Бозе-Эйнштейна. Частицы полуцелым спином подчиняются статистике Ферми-Дирака.


См. также

Что такое спин в квантовой физике простыми словами: бозоны, фермионы, момент импульса

 

Итак, полностью абстрагируемся и забываем любые классические  определения. Ибо спин – это понятие, присущее исключительно квантовому миру. Попробуем разобраться в том, что это такое.

Больше полезной информации для учащихся – у нас в телеграм.

Спин и момент импульса

Спин (от английского spin – вращаться) – собственный момент импульса элементарной частицы.

Теперь вспомним, что такое момент импульса в классической механике.

Момент импульса – это физическая величина, характеризующая вращательное движение, точнее, количество вращательного движения.

В классической механике момент импульса определяется как векторное произведение импульса частицы на ее радиус вектор:

По аналогии с классической механикой 

спин характеризует вращение частиц. Их представляют в виде волчков, вращающихся вокруг оси. Если частица имеет заряд, то, вращаясь, она создает магнитный момент и явлеятся своего рода магнитом.

Однако данное вращение нельзя трактовать классически. Все частицы помимо спина обладают внешним или орбитальным моментом импульса, характеризующим вращение частицы относительно какой-то точки. Например, когда частица движется по круговой траектории (электрон вокруг ядра).

Спин же является собственным моментом импульса, то есть характеризует внутреннее вращательное состояние частицы вне зависимости от внешнего орбитального момента импульса. При этом спин не зависит от внешних перемещений частицы.

Представить, что же там вращается внутри частицы, невозможно. Однако факт остается фактом – для заряженных частиц с разнонаправленными спинами траектории движения в магнитном поле будут различны.

Спиновое квантовое число

Для характеристики спина в квантовой физике введено

спиновое квантовое число.

Спиновое квантовое число – одно из квантовых чисел, присущих частицам. Часто спиновое квантовое число называют просто спином. Однако следует понимать, что спин частицы (в понимании собственного момента импульса) и спиновое квантовое число – это не одно и то же. Спиновое число обозначается буквой J и принимает ряд дискретных значений, а само значение спина пропорционально приведенной постоянной Планка:

Бозоны и фермионы

Разным частицам присущи разные спиновые числа. Так, главное отличие состоит в том, что одни обладают целым спином, а другие – полуцелым. Частицы обладающие целым спином называются бозонами, а полуцелым – фермионами.

Бозоны подчиняются статистике Бозе-Эйнштейна, а фермионы – Ферми-Дирака. В ансамбле частиц, состоящем из бозонов, любое их количество может находиться в одинаковом состоянии. С фермионами все наоборот – наличие двух тождественных фермионов в одной системе частиц невозможно.

Бозоны: фотон, глюон, бозон Хиггса. Подробнее о бозоне Хиггса — в отдельной статье.

Фермионы: электрон, лептон, кварк

Попробуем представить, чем отличаются частицы с разными спиновыми числами на примерах из макромира. Если спин объекта равен нулю, то его можно представить в виде точки. Со всех сторон, как ни вращай этот объект, он будет одинаков. При спине равном 1 поворот объекта на 360 градусов возвращает его в состояние, идентичное первоначальному состоянию.

Например, карандаш, заточенный с одной стороны. Спин равный 2 можно представить в виде карандаша, заточенного с двух сторон — при повороте такого карандаша  на 180 градусов мы не заметим никаких изменений. А вот полуцелый спин равный 1/2 представляется объектом, для возвращения которого в первоначальное состояние нужно соверщить оборот в 720 градусов. Примером может служить точка, движущаяся по листу Мебиуса.

Итак, спин — квантовая характеристика элементарных частиц, которая служит для описания их внутреннего вращения, момент импульса частицы, не зависящий от ее внешних перемещений.

Надеемся, что вы осилите эту теорию быстро и сможете при случае применить знания на практике. Ну а если задачка по квантовой механике оказалось непосильно сложной или не можете не забывайте о студенческом сервисе, специалисты которого готовы прийти на выручку. Учитывая, что сам Ричард Фейнман сказал, что «в полной мере квантовую физику не понимает никто», обратиться за помощью к опытным специалистам – вполне естественно!

Спина: функция и симптомы

Сильнее спина — легче жить

Боль в спине является самой распространенной жалобой. В течение жизни боль в спине испытывает от 49 до 70% людей (Koes B.W. и соавт., 2006). По данным статистики, по поводу боли в спине берется наибольшее число больничных дней. 

Хроническая неправильная нагрузка или одномоментная перегрузка приводят к ситуации, когда мышцы работают в неприемлемом для них режиме. Это приводит к мышечному спазму и боли. В крайних случаях мышцы не справляются, и межпозвонковые суставы блокируются. Это состояние в разговорной речи называется люмбаго.

Как избавиться от боли в спине?

Боль в спине могут спровоцировать самые разные ситуации: слишком долгое сидение на работе, неправильная нагрузка на спину и, прежде всего, недостаток физических упражнений. Очень часто врачи после обследования  для борьбы с болевым синдромом рекомендуют лечебную физкультуру. Тренировки повышают ловкость, силу и выносливость. Кроме того, тренированные мышцы стабилизируют позвоночник и позволяют на долгое время избавиться от мышечных болей в спине.

Для лечения мышечных болей в спине следует применять бандаж Lumbamed plus с массажной вставкой. Бандаж легко надевается, практически не стесняет движения и может быть использован даже во время выполнения физических упражнений. Массажный эффект улучшает кровообращение, ускоряет процессы обмена и уменьшает болевой синдром. Более подробную информацию о применении бандажа можно получить на приеме у врача или у специалиста в ортопедическом салоне.

Поясничные бандажи и ортезы medi

Поясничные бандажи и ортезы medi

Диагностика и лечение

Типы, причины и лечение болей в спине

Боль в спине

Диагностика и лечение

Симптомы, профилактика и лечение остеопороза

Остеопороз

Спина Бифида? Вам поможет компания «Колопласт»

Этот раздел поможет вам найти ответы на самые распространенные вопросы. Он не заменяет консультацию у врача. При повреждении спинного мозга всегда обращайтесь к врачу. 

Что делать при нарушениях мочеиспускания

Почему спинномозговая грыжа вызывает расстройства мочеиспускания?

Моча накапливается в мочевом пузыре. Его работой управляет нервная система. Спинномозговая грыжа приводит к повреждению нервов, поэтому работа мочевого пузыря может быть нарушена. У одних людей наблюдаются более частые или непреодолимые позывы к мочеиспусканию, другие страдают подтеканием мочи, третьим трудно опорожнить мочевой пузырь.

Как нарушение мочеиспускания влияет на здоровье ребенка?

Если ребенок опорожняет мочевой пузырь нерегулярно, это может привести к развитию инфекций. Инфекция развивается в мочевом пузыре, но может затем распространиться на почки и серьезно их повредить. Даже небольшое количество мочи, оставшейся в мочевом пузыре, может способствовать развитию инфекции. Если же ребенок не может терпеть позывы, мочеиспускание у него может происходить непроизвольно. Если ребенку помогают бороться с расстройствами мочеиспускания, он растет здоровым и уверенным в себе. Поговорите со своим врачом о том, что делать при расстройствах мочеиспускания.

Что такое катетер?

Катетер — это тонкая гибкая трубка. Он используется для опорожнения мочевого пузыря. Для этого катетер вводят в мочевой пузырь через мочеиспускательный канал. Для наиболее комфортной и безопасной катетеризации используют одноразовые лубрицированные катетеры с гидрофильным покрытием.

Что такое чистая периодическая катетеризация?

Чистая периодическая (интермиттирующая) катетеризация — это надежный способ ухода за мочевым пузырем. Она позволяет регулярно и полностью опорожнять мочевой пузырь с помощью катетера. Больному, которому проводят катетеризацию, нужно соблюдать личную гигиену. Перед катетеризацией следует тщательно мыть руки. При катетеризации в домашних условиях чистоту должен соблюдать взрослый, вводящий катетер ребенку; ребенок, вводящий катетер сам себе, и вся семья.
Чистую периодическую катетеризацию начинают проводить сразу после рождения, если это нужно для того, чтобы предотвратить повреждение почек. Вначале ее проводят родители, но когда ребенок подрастет, ему нужно будет научиться пользоваться катетером самостоятельно. 

Можно ли вводить ребенку катетеры для взрослых?

Для обеспечения наиболее комфортной и безопасной катетеризации размер катетера подбирается индивидуально. Существуют катетеры разной длины и разных диаметров, в том числе катетеры, специально предназначенные для детей. Размеры таких катетеров соответствуют диаметру и длине детской уретры.

Как часто ребенку нужно проводить катетеризацию мочевого пузыря?

Вначале врач или медицинская сестра составляют для ребенка график катетеризации. Обычно опорожнение мочевого пузыря проводят 4–6 раз в день. Если катетеризация проведена перед сном, повторять ее ночью не нужно.

Вредно ли это для ребенка?

Нет. При введении катетера ребенок может чувствовать небольшое давление. Если у ребенка возникают неприятные ощущения или если ввести катетер трудно, приостановите введение катетера и попросите ребенка расслабиться. Для этого предложите ему глубоко вдохнуть или покашлять. Если катетеризация вызывает боль, обратитесь к врачу или медсестре.

Можно ли проводить катетеризацию ребенку только утром и вечером?

Нет. Нужно соблюдать составленный врачом график. Обычно мочевой пузырь опорожняют 4–6 раз в день.

Можно ли давать ребенку меньше питья, чтобы реже опорожнять мочевой пузырь?

Нет. Ребенок обязательно должен пить достаточное количество жидкости. Это способствует здоровью мочевыводящей системы. 

Что делать, если моча выглядит мутной или темной или если она необычно пахнет?

Это может быть признаком инфекции. Обратитесь к врачу или медсестре.

Что делать, если после удаления катетера на нем видна кровь?

По поводу небольших пятен крови на катетере можно не беспокоиться. Если они маленькие и если ребенок не чувствует боли, не обращайте внимания. Если же у ребенка кровотечение и он чувствует боль, обратитесь к врачу или медсестре. 

 

Что делать при нарушениях дефекации


Что такое ирригация кишечника?

При ирригации кишечника в кишечник через прямую кишку с помощью ректального катетера вводят воду. Вода стимулирует работу кишечника, вымывает кал и очищает нижнюю часть кишечника. Прежде чем проводить ирригацию кишечника, обязательно посоветуйтесь с врачом или медсестрой. Они объяснят, как ее нужно делать.  

С какого возраста можно проводить ирригацию кишечника у детей?

Ирригацию можно начинать, когда ребенку исполнится 3 года. Детям младше этого возраста проводить ирригацию кишечника не рекомендуется. 

Как начать ирригацию кишечника у ребенка?

Чтобы начать, нужно получить у гастроэнтеролога рецепт. Прежде чем начинать эти процедуры, ребенку и его родителям нужно обязательно посоветоваться с опытным врачом. Врач объяснит, как нужно пользоваться системой для ирригации кишечника.

Ребенку проводят ирригацию кишечника. Можно ли ему уезжать из дома на каникулах? 

Да, но не забудьте взять с собой набор для ирригации и много одноразовых катетеров. Купить их можно не везде. В некоторых странах вода из-под крана опасна для здоровья, поэтому вместо нее используйте воду из бутылок или остывшую кипяченую воду. Помните, что ребенку может понадобиться некоторое время, чтобы привыкнуть к графику ирригаций в другом часовом поясе. Работа кишечника может зависеть также от того, что ребенок ест.

Что делать, если у ребенка наблюдается недержание между ирригациями?

Если между ирригациями у ребенка случается протекание кишечного содержимого, это может означать, что его кишечник недостаточно опорожняется. Причиной может быть запор или твердый кал. Другой причиной может быть использование для ирригации слишком большого количества воды. Чтобы подобрать правильный график ирригации, проконсультируйтесь со своим врачом или медсестрой. Если недержание твердых каловых масс сохраняется, вам поможет анальный тампон Peristeen®.

Спин электрона. Эксперимент Штерна-Герлаха. | LightCone

Спин (spin – вращение) это наиболее простая вещь на которой можно продемонстрировать отличия квантовой механики от классической. Из определения кажется, что связан он с вращением, но не надо представлять себе электрон или протон вращающимися шариками. Как и в случае многих других устоявшихся научных терминов было доказано что это не так, но терминология уже устоялась. Электрон – точечная частица (нулевого радиуса). А спин отвечает за магнитные свойства. Если электрически заряженная частица движется по кривой траектории (в том числе вращается), то образуется магнитное поле. Электромагниты так работают – электроны движутся по проводам катушки. Но спин отличается от классического магнита. Вот неплохая анимация:

Если магнитики пропускать через неоднородное магнитное поле (обратите внимание на различную форму северного и южного полюсов магнита, задающего поле), то в зависимости от ориентации магнитика (его вектора магнитного момента) они будут притягиваться (отталкиваться) от полюса с большей концентрацией силовых линий магнитного поля (заостренный полюс магнита). В случае перпендикулярной ориентации магнитик вообще никуда не отклонится и попадет в центр экрана.

Пропуская электроны мы будем наблюдать только отклонение вверх или вниз на одно и то же расстояние. Это пример квантования (дискретности). Спин электрона может принимать только одно из двух значений относительно заданной оси ориентации магнита – «вверх» или «вниз». Поскольку электрон мысленно представить себе нельзя (у него нет ни цвета, ни формы, ни даже траектории движения), как и во всех подобных анимациях цветные шарики не отражают реальность, но суть думаю понятна.

Если электрон отклонился вверх, то говорят, что его спин направлен «вверх» (+1/2 условно обозначают) относительно оси магнита. Если вниз, то -1/2. И казалось бы спин можно описать обычным вектором, указывающим направление. У тех электронов, где он был направлен вверх, они и отклонятся вверх в магнитном поле, а у которых вниз – те соответственно вниз. Но не все так просто! Электрон отклоняется вверх (вниз) на одно и тоже расстояние относительно любой ориентации магнита. На видео выше можно было бы менять не ориентацию пропускаемых магнитиков, а поворачивать сам магнит, создающий магнитное поле. Эффект в случае обычных магнитиков был бы тот же. Что будет в случае электронов – в отличие от магнитиков они всегда будут отклонятся на одно и тоже расстояние вверх или вниз.

Если, например, пропустить вертикально расположенный классический магнитик через два перпендикулярно ориентированных друг относительно друга магнита, то отклоняясь вверх в первом, он не отклонится во втором вообще никак – его вектор магнитного момента будет перпендикулярен линиям магнитного поля. На видео выше это тот случай когда магнитик попадает в центр экрана. Электрон же обязан куда-нибудь отклонится.

Если мы будем пропускать через второй магнит только электроны со спином вверх, как на рисунке, то окажется что часть из них оказались еще и со спином вверх (вниз) относительно другой перпендикулярной оси. Вправо и влево фактически, но спин измеряют относительно выбранной оси, поэтому «вверх» и «вниз» общепринятая терминология вместе с указанием оси. Вектор не может быть направлен сразу вверх и вправо. Делаем вывод, что спин – это не классический вектор, прикрепленный к электрону наподобие вектора магнитного момента магнитика. Более того, зная, что спин электрона направлен вверх после прохождения первого магнита (отклоняющиеся вниз блокируем), невозможно предсказать куда он отклонится во втором случае: вправо или влево.

Ну и можно еще чуть-чуть усложнить эксперимент – блокировать электроны, отклонившиеся влево и пропустить через третий магнит, ориентированный как и первый.

И мы увидим, что электроны будут отклонятся как вверх, так и вниз. То есть электроны, попадающие во второй магнит все имели спин вверх относительно ориентации первого магнита, а потом часть из них стала вдруг со спином вниз относительно той же самой оси.

Странно! Если через такую конструкцию пропускать классические магнитики, повернутые под одним и тем же произвольно выбранным углом, то они всегда будут попадать в конце в одну и ту же точку экрана. Это называется детерминизмом. Повторив эксперимент при полном соответствии начальных условий мы должны получить тот же результат. В этом заключается основа предсказательной силы науки. Даже наша интуиция основана на повторяемости результатов в схожих ситуациях. В квантовой механике предсказать куда отклонится конкретно взятый электрон в общем случае невозможно. Хотя в некоторых ситуациях есть исключения: если поставить два магнита с одинаковой ориентацией, то если электрон отклонится вверх в первом, то он точно отклонится вверх и во втором. А если магниты повернуты на 180 градусов друг относительно друга и в первом электрон отклонился, например, вниз, то во втором он точно отклонится вверх. И наоборот. Сам по себе спин не меняется. Это уже хорошо)

Какие из всего этого можно сделать общие выводы.

  1. Многие величины, которые могли принимать любые значения в классической механике, могут иметь только некоторые дискретные (квантованные) значения в квантовой теории. Помимо спина энергия электронов в атомах является ярким примером.
  2. Объектам микромира нельзя приписать никакие классические характеристики до момента измерения. Нельзя полагать, что спин имел какое-то определенное направление до того как мы посмотрели куда отклонился электрон. Это общее положение и оно касается всех измеряемых величин: координат, скорости и т.п. Квантовая механика субъективна. Она утверждает, что объективный, не зависимый ни от кого классический мир, просто не существует.  Теорема Белла наиболее наглядно демонстрирует данный факт. Роль субъекта (наблюдателя) в квантовой механике чрезвычайно важна.
  3. Процесс измерения затирает (делает неактуальной) информацию о предыдущем измерении. Если спин оказался направлен вверх относительно оси y, то неважно, что раньше он был направлен вверх относительно оси x, он может оказаться и спином вниз относительно той же самой оси x впоследствии. Опять же данное обстоятельство касается не только спина. Например, если электрон обнаружен в точке с координатами (x, y, z) это в общем случае не значит, что он был в этой точке до этого. Данный факт известен под названием «коллапс волновой функции».
  4. Есть такие физические величины значения которых невозможно знать одновременно. Например, нельзя измерить спин относительно оси x и одновременно относительно перпендикулярной ей оси y. Если мы попытаемся сделать это одновременно, то магнитные поля двух повернутых магнитов наложатся и мы вместо двух разных осей получим одну новую и измерим спин относительно нее. Последовательно измерять тоже не удастся вследствие предыдуще изложенного вывода №3. Это тоже общий принцип. Например, координату и импульс (скорость) тоже нельзя измерить одновременно с большой точностью — знаменитый принцип неопределенности Гейзенберга.
  5. Предсказать результат единичного измерения невозможно в принципе. Квантовая механика позволяет лишь вычислять вероятности того или иного события. Например, можно посчитать, что в опыте на первой картинке при ориентации магнитов 90° друг к другу 50% отклонится влево и 50% вправо. Предсказать куда отклонится конкретно взятый электрон нельзя. Данное общее обстоятельство известно как «правило Борна» и является центральным в Копенгагенской интерпретации.
  6. Детерминированные классические законы выводятся из вероятностных квантовомеханических за счет того, что в макроскопическом объекте очень много частиц и вероятностные флуктуации усредняются. Например, если в опыте на первой картинке пропускать вертикально ориентированный классический магнитик, то 50% составляющих его частиц будут «тянуть» его вправо, а 50% влево. В итоге он никуда не отклонится. При других ориентациях углов магнита меняется процентное соотношение, что в итоге и влияет на отклоняемое расстояние. Квантовая механика позволяет рассчитать конкретные вероятности и как следствие из нее можно вывести формулу для отклоняемого расстояния в зависимости от угла ориентации магнитика, получаемую обычно из классической электродинамики. Так классическая физика выводится и является следствием квантовой.

Да, описанные действия с магнитиками называются эксперимент Штерна-Герлаха.

Существует видеоверсия данного поста в части 2  и части 3 элементарного введения в квантовую механику.

Вторая статья цикла про спин электрона: Электроны в магнитном поле.

Криомассаж спины в Краснодаре

Криотерапия спины — это лечение или омоложение кожи спины с помощью экстремально низкой температуры жидкого азота. Жидкий азот при испарении имеет температуру -196°С. При кратковременном воздействии паров жидкого азота происходят изменения в коже, подкожной клетчатке, повышается тонус мышц.

Это достигается благодаря кратковременному спазму сосудов кожи спины и последующему расширению капилляров, в том числе и резервных. Свойство холода рефлекторно воздействовать на сосуды в виде «шоковой терапии» приводит к следующим эффектам:

  • Улучшение оксигенации тканей, активизация всех видов обмена в коже и подкожной клетчатке.
  • Уменьшение жирности кожи, сужение кожных пор, ослабление имеющейся воспалительной пигментации.
  • Ускорение разрешения воспалений в коже.
  • Обновление клеток кожи (эффект пилинга), улучшение регенерации.
  • Повышение тонуса мышц и ускорение процессов расщепления жира в программах снижения веса, улучшение лимфооттока и выведения токсинов из организма.
  • Общеукрепляющее и закаливающее действие.
  • Иммуностимулирующий эффект, поскольку кожа — орган иммунной системы.

Показания для криотерапии спины

Назначение криотерапии спины преследует две цели: лечебную и омолаживающую.

Лечение с помощью холода применяют при таких заболеваниях, как:

  • Различные новообразования кожи (папилломы, кератомы, непигментные невусы, контагиозные моллюски, бородавки). Для этого используют методику криодеструкции (удаление с помощью азота).
  • Угревая болезнь и ее последствия с локализацией на коже спины (пигментация, синюшно-красные пятна, рубцовые изменения кожи, расширенные поры).
  • Хронические аллергодерматозы, себорейный дерматит, псориаз.

Криотерапия спины с косметологической целью используется при желании пациента улучшить состояние кожи, подкожной клетчатки, мышц спины и общее самочувствие организма.

Стоимость процедуры
Наименование Цена
Криомассаж спины 800 ₽

КОМБИНЕЗОН ДЕТСКИЙ ДЛЯ ФРИРАЙДА С ЗАЩИТОЙ СПИНЫ СИНИЙ BIB PROTECT 900 WEDZE

ЗАЩИТА СПИНЫ

Это большое преимущество нашего комбинезона для фрирайда. Защита спины отвечает стандартам для средств индивидуальной защиты. Она выполнена из мягкого пенополиуретана, чтобы не сковывать движений, и на ней сделана микроперфорация для хорошей вентиляции спины. Поскольку она вшита в комбинезон, остается хорошо расположенной в любых ситуациях. Больше нет защит, которые выпадают из брюк или плохо расположены!
При стирке комбинезона просто снимите ее заранее.

Водоотталкивающие свойства.

Водоотталкивающие свойства ткани – это ее способность не впитывать воду, позволяя ей просто скатываться. Наши брюки и комбинезоны FREERIDE обработаны водоотталкивающим составом, который продлит устойчивость к непогоде. Это дополнительное техническое решение для поддержания сухости как можно дольше! Чтобы сохранить свойства пропитки, ее необходимо регулярно обновлять с помощью специальных средств, которые доступны в наших магазинах.

Компоненты водонепроницаемы.

Сопротивляемость ткани давлению воды измеряется в мм высоты водяного столба (в соответствии со стандартом 811). Чем выше давление, которое выдерживает ткань, тем более она водонепроницаема. Материал, имеющий уровень водонепроницаемости 5 000 мм, устойчив к давлению водяного столба высотой 5 000 мм

Воздухопроницаемость компонента.

Чтобы оценить дышащие свойства ткани, нужно узнать ее индекс сопротивления проникновению паров влаги, RET (тест по стандарту ISO 11092). Это способность горнолыжного комбинезона отводить наружу пот, выделяемый телом при нагрузке, чтобы поддерживать сухость. Чем ниже показатели RET, тем более «дышащей» является ткань. Например:
RET 9 12 RET > 20 = ткань мало «дышит» или не «дышит».

В ЧЕМ РАЗЛИЧИЯ МЕЖДУ МЕМБРАНОЙ И ПРОПИТКОЙ?

Этот комбинезон оснащен мембраной: это очень тонкая пленка (на основе полиуретана), которая придает ткани отличную водонепроницаемость и дышащие свойства. Она более легкая, гибкая, устойчивая к износу и обладает лучшими дышащими свойствами, чем пропитка, наносится на внутреннюю поверхность ткани, как краска. Она поддерживает водонепроницаемость и дышащие свойства материала. Обычно она дешевле мембраны, но требует наличия подкладки для защиты.

Как достигается водонепроницаемость одежды?

Водонепроницаемые свойства одежды связаны с ее материалом, герметичностью швов и технологией соединения деталей.
Использование водонепроницаемой молнии или размещение клапана из водонепроницаемой ткани поверх молнии.

Как достигаются дышащие свойства одежды?

Помимо «дышащих» тканей, Wedze использует технические решения (молнии, вентиляционные отверстия, сетчатую ткань и т. д.), улучшающие общую вентиляцию наших курток и брюк, созданных для катания на лыжах в стиле фрирайд. Эти комбинированные системы вентиляции позволяют регулировать температуру внутри одежды, а также облегчают отвод пота, активно образующегося во время занятий спортом.

ОЦЕНКА ДЛЯ СРАВНЕНИЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ ТОВАРОВ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

Воздействие изделия на окружающую среду рассчитывается на весь его эксплуатационный ресурс и согласно разным критериям. Общая оценка по шкале ABCDE помогает определить товары с лучшими показателями воздействия на окружающую среду в сравнении с изделиями того же типа (футболками, брюками, рюкзаками и т. д.). Декатлон – сторонник активной позиции по предоставлению информации об экологическом воздействии товаров. Дополнительная информация: http://sustainability.decathlon.com/

ЧТО ТАКОЕ СИСТЕМА RECCO®?

Технология RECCO® позволяет обнаружить пользователя в случае схода лавины. Рефлектор RECCO® позволяет спасательным службам с детектором RECCO® быстро определить месторасположение попавшего под лавину спортсмена. Наличие рефлектора RECCO® не заменяет, однако, использования лавинного датчика. Дополняя друг друга, две эти технологии увеличивают шансы спортсмена на выживание в условиях схода лавины. 100% наших курток и брюк для фрирайда оборудовано системой RECCO®.

СОВЕТЫ ПО СТИРКЕ ВОДОНЕПРОНИЦАЕМОЙ ОДЕЖДЫ

При каждой стирке мы рекомендуем соблюдать эти правила, чтобы сохранить все характеристики Вашей одежды.
Ссылка: https://youtu.be/rh5GLwALgBM

После трех стирок рекомендуем восстановить водоотталкивающие свойства при помощи спрея или пропитки.

Что такое «спин» субатомных частиц, таких как электроны и протоны? Имеет ли это какое-либо физическое значение, аналогичное вращению планеты?

Мортон Тавел, профессор физики в Vassar College, отвечает:

«Когда некоторые элементарные частицы движутся через магнитный поле, они отклоняются таким образом, чтобы предполагать, что они свойства маленьких магнитов. В классическом мире заряженный, вращающийся объект обладает очень сильными магнитными свойствами. очень похоже на те, которые демонстрируют эти элементарные частицы.Физики любят аналогии, поэтому они описали элементарное частицы тоже с точки зрения их «спина».

«К сожалению, аналогия не работает, и мы пришли к понять, что это заблуждение — создавать образ электрон как маленький вращающийся объект. Вместо этого мы узнали просто принять наблюдаемый факт, что электрон отклоняется магнитными полями. Если настаивать на образе вращается объект, то возникают настоящие парадоксы; в отличие от брошенного софтбол, например, спин электрона никогда не меняется, и имеет только две возможные ориентации.Кроме того, само представление о том, что электроны и протоны — твердые «объекты», которые могут «вращаться» в пространстве само по себе трудно, учитывая то, что мы знать о правилах квантовой механики. Термин «вращение» тем не менее, все еще остается ».

Курт Т. Бахманн Бирмингем-Южный колледж добавляет исторический фон и другие подробности:

«Начиная с 1920-х годов Отто Штерн и Вальтер Герлах из Гамбургский университет в Германии провел ряд важных эксперименты на атомных пучках.Зная, что все движущиеся заряды производят магнитные поля, они предложили измерять магнитные поля производятся электронами, вращающимися вокруг ядер в атомах. Много Однако к своему удивлению два физика обнаружили, что электроны сами действуют так, как будто они очень быстро вращаются, производя крошечные магнитные поля, не зависящие от орбитальных полей. движения. Вскоре для описания этого кажущееся вращение субатомных частиц.

«Спин — причудливая физическая величина.Это аналог вращение планеты в том смысле, что она дает угловой момент частицы и крошечное магнитное поле, называемое магнитным моментом. На основе известны размеры субатомных частиц, однако поверхности заряженные частицы должны были бы двигаться быстрее, чем скорость света, чтобы произвести измеренные магнитные моменты. Кроме того, спин квантуется, а это означает, что только определенные Разрешены дискретные вращения. Эта ситуация создает всевозможные сложности, которые делают вращение одним из самых сложных аспектов квантовой механики.

«В более широком смысле, вращение является важным свойством, влияющим на упорядочение электронов и ядер в атомах и молекулах, придавая ему большое физическое значение в химии и физика твердого тела. Вращение также является важным фактором. во всех взаимодействиях между субатомными частицами, будь то в пучки частиц высоких энергий, низкотемпературные жидкости или разреженный поток частиц от солнца, известный как солнечный ветер. В самом деле, многие, если не большинство физических процессов, начиная от от наименьших ядерных масштабов до наибольших астрофизических расстояний, сильно зависят от взаимодействия субатомных частиц и спины этих частиц.»

Виктор Дж. Стенгер, профессор физики Гавайского университета в г. Маноа предлагает другую, более техническую перспективу:

«Спин — это полный угловой момент или собственный угловой момент . импульс тела. Спины элементарных частиц равны аналогично спинам макроскопических тел. Фактически, спин планеты — это сумма вращений и орбитального углового импульсы всех его элементарных частиц. Так спины другие составные объекты, такие как атомы, атомные ядра и протоны (которые состоят из кварков).

«В классической физике угловой момент является непрерывным Переменная. В квантовой механике угловые моменты дискретны, квантуется в единицах постоянной Планка, деленной на 4 пи. Нильс Бор предложил квантовать угловой момент в 1913 г. и использовал это, чтобы объяснить линейчатый спектр водорода.

«На нашем нынешнем уровне понимания элементарные частицы кварки, лептоны (например, электрон) и бозоны (например, фотон).Все эти частицы представляются точечными, поэтому вы можете задаться вопросом, откуда у них могут быть вращения. Простой ответ мог бы быть, возможно, они тоже составные. Но глубокие теоретические Причины, связанные с вращательной симметрией природы, приводят существованию спинов для элементарных объектов и их квантование. Особое значение имеет разница между фермионами, частицы, которые, как и электрон, имеют полуцелые вращения (полуцелые числа, кратные постоянной Планка делится на 2 пи), и бозоны, частицы с целыми спинами.Фермионы подчиняются принципу исключения Паули, который гласит, что два одинаковых фермиона не могут существовать в одном и том же состоянии; без принцип исключения Паули, химия не имела бы периодических Стол. С другой стороны, бозоны, как правило, собираются в одном и том же месте. состояние, приводящее к таким явлениям, как сверхпроводимость и Конденсация Бозе-Эйнштейна.

«Спин послужил прототипом для других, еще более абстрактных понятия, которые, кажется, обладают математическими свойствами угловых импульса, но не имеют простого классического аналога.Для Например, изотопический спин используется в ядерной физике для представления два состояния «нуклона», протона и нейтрона. Точно так же кварки спарены как изоспиновые «вверх» и «вниз», что — имена, данные двум кваркам, которые составляют обычные иметь значение. Вращательная симметрия пространства и времени обобщена. включить симметрии в более абстрактные «внутренние» измерения, с в результате большая часть сложной структуры микромира можно рассматривать как результат нарушения симметрии, соединяющий глубоко к идеям, описывающим спонтанное формирование структура в макромире.

определение спинов по The Free Dictionary

spin

(spĭn)

v. spun (spŭn), spin · ning , spins

v. intr. 1. Для быстрого вращения; кружиться. См. Раздел «Синонимы» на очереди.

2. Ощущение кружения, как от головокружения; reel: Моя голова закружилась после того, как я сделал колесо телеги.

3. Для изготовления нити или пряжи путем вытягивания и скручивания волокон.

4. Для экструзии вязких волокон с образованием полотна или кокона.

5. Для ловли легкой удочкой, приманкой и леской, а также катушкой со стационарной шпулей.

т. тр.

1. Для быстрого вращения; twirl: закрутите волчок.

2. Для придания формы или изготовления путем вращения или вращения.

3. Неформально Играть (записанное музыкальное произведение, например, фонографическая пластинка), особенно в качестве диск-жокея.

4. Чтобы дать толкование (утверждения или события, например), особенно таким образом, чтобы повлиять на общественное мнение: «посланник, который направляет поддельные исследования в гнусную теологию ненависти» (Уильям А. Генри III).

5.

а. Для вытягивания и скручивания (волокон) в нить.

б. Формировать (нить или пряжу) таким образом.

6. Для формирования (например, полотна или кокона) путем экструзии вязких волокон.

7. Чтобы рассказать или создать: напишите историю.

н.

1. Акт прядения.

2. Быстрое вращательное движение.

3. Состояние умственного замешательства: всю неделю я был в споре об этом.

4. Неформальный Короткая поездка на автомобиле: прокатился на новом автомобиле.

5. Условия полета самолета при снижении с опущенным носом, по спирали и срыву.

6.

а. Особая точка зрения, акцент или толкование: «искусный в использовании кажущегося нейтрального изложения фактов» (Роберт М. Адамс).

б. Уникальный характер или стиль: шеф-повар-новатор, который по-новому интерпретирует традиционные блюда.

7. Физика

а. Угловой момент вращения твердого тела вокруг собственной оси.

б. Собственный угловой момент субатомной частицы.Также называется спиновый угловой момент .

Фразовые глаголы: spin off

Чтобы унаследовать (например, компанию или продукт) от чего-то большего.

вращение

1. Для выхода из-под контроля, как буксирующая машина, выезжающая на проезжую часть.

2. Чтобы продлить или продлить: продлите визит к старому другу.

Идиома: вращать (свои) колеса Неформально

Затратить усилия безрезультатно.


Словарь английского языка American Heritage®, пятое издание. Авторские права © 2016 Издательская компания Houghton Mifflin Harcourt. Опубликовано Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company. Все права защищены.

вращение

(spɪn) vb , вращение , вращение или вращение

1. вращение или быстрое вращение, как на оси

2. (текстиль)

а. для вытягивания и скручивания (натуральные волокна, такие как шелк или хлопок) в длинную непрерывную нить

b. для изготовления такой нити или волокна из (синтетических смол и т. Д.), Обычно путем проталкивания через сопло.

3. (зоология) (пауков, шелкопрядов и т. Д.) Для формирования (паутины, коконы и т. Д.) Из шелковистое волокно выделяется из тела

4. (Металлургия) ( tr ) для придания (металла) округлой формы на токарном станке

5. ( tr ) неформальный сказать (a сказка, рассказ и т. д.), растягивая ее очень долго (особенно во фразе прядьте пряжу )

6. (Игры с мячом, кроме указанных) для подачи, подачи, удара или удара (мяч) так, чтобы он вращался в воздухе и изменял направление или скорость при отскоке, или (мяча) для проецирования таким образом

7. ( intr ) (колес), чтобы быстро вращаться, не вызывая движения

8. (Аэронавтика), чтобы заставить (самолет) нырнуть по спирали или (самолета) нырнуть в спиральный спуск

9. (далее: вдоль ) для быстрого движения или движения

10. ( tr ) Также: центробежная сушка для вращения (одежды) в центробежной сушилке с целью извлечения излишков воды

11. ( intr ) для вращения или головокружения при повороте : моя голова кружится.

12. (Рыбалка) ( intr ), чтобы ловить рыбу, протягивая вращающуюся приманку через воду

13. ( tr ) неформальный , чтобы представить (новости или информацию) способом, который создает положительное впечатление

n

14. быстрое вращательное движение; экземпляр вращения

15. (Общая физика) физика

а. собственный угловой момент элементарной частицы или атомного ядра, в отличие от любого углового момента, возникающего в результате ее движения

b. квантовое число, определяющее значения этого момента количества движения в единицах постоянной Дирака, имеющее целые или полуцелые значения. Символ: S или s

16. (Аэронавтика) состояние потери управления воздушным судном или преднамеренного маневра в полете, при котором воздушное судно выполняет непрерывное спиральное снижение, поскольку угол максимальной подъемной силы меньше угла падения

17. передается вращательное движение к мячу и т. д.

18. (катание на коньках) (катание на коньках) любое из различных движений, включающих быстрое вращение на месте

19. (автомобильная техника) неформальный короткая или быстрая поездка, поездка, и т. д., особенно в машине, для удовольствия

20. плоское вращение неформальное в основном Brit состояние возбуждения или замешательства

21. неформальное Austral и NZ период времени или опыт; шанс или удача; фортуна: неудачный поворот.

22. (Торговля) Торговля неформальная внезапная тенденция к снижению цен, стоимости и т. Д.

23. неформальная практика представления новостей или информации таким образом, чтобы создать благоприятное впечатление

24. на вращении неофициальные один за другим: проиграли два финала на вращении.

[староанглийский spinnan; , относящийся к древнескандинавскому spinna, древневерхненемецкий spinnan для прядения, литовский pinu для плетения]

Словарь английского языка Коллинза — полный и несокращенный, 12-е издание 2014 г. © HarperCollins Publishers 1991, 1994, 1998, 2000, 2003 , 2006, 2007, 2009, 2011, 2014

спин

(spɪn)

в. прядение, прядение,
н. в.т.

1. для изготовления (пряжи) вытягиванием, скручиванием и намоткой волокон.

2. для формования (из волокон любого материала) нити или пряжи.

3. для производства (нити, полотна, кокона и т. Д.) Путем выдавливания из тела вязкой нити, которая затвердевает на воздухе.

4. для быстрого вращения; вертеть; водоворот: вращать монету на столе.

5. производить, изготавливать или развиваться способом, напоминающим прядение ниток: плести сказку.

6. , чтобы растянуть, отложить или продлить (часто после из ): Она продолжала проект более трех лет.

7. Сленг. , чтобы вызвать определенную предвзятость; влияние в определенном направлении: его задачей было раскрутить репортеров после выступления президента.

в.и.

8. вращаться или вращаться быстро, как земля или волчок.

9. для изготовления нити из тела, как у паука или тутового шелкопряда.

10. для производства пряжи или ниток путем прядения.

11. для быстрого передвижения.

12. иметь ощущение кружения; Катушка: Моя голова закружилась.

13. для ловли на спиннинговую или вращающуюся наживку.

14. спин-офф, для создания или получения, на основе чего-то уже существующего: они взяли характер дяди и создали другой телесериал.

н.

15. акт, вызывающий вращательное или вихревое движение.

16. вращательное движение или движение.

17. нисходящее движение или тренд, особенно. тот, который является внезапным, тревожным и т. д.

18. короткая поездка или поездка для удовольствия.

19. Сленг. конкретная точка зрения или предвзятость, особенно. в прессе; slant: Они пытались придать положительный оттенок освещению спорной речи в новостях.

20. Также называется штопор. Спуск самолета носом вниз по винтовой траектории.

21. Физика. собственный угловой момент, характеризующий каждый вид элементарных частиц, имеющий одно из значений 0, ½, 1, 3/2,… при измерении в единицах постоянной Планка, деленной на 2π.

Идиомы:

крутят колеса, зря тратят усилия.

[до 900; Средний английский; Древнеанглийский спиннан, ок.Старофризский, древнескандинавский spinna, средне-нижненемецкий, староверхненемецкий spinnen, готический spinnan ]

Random House Словарь колледжа Кернермана Вебстера, © 2010 K Dictionaries Ltd. Copyright 2005, 1997, 1991, Random House, Inc. Все права защищены.

Определение электронного спина — Химический словарь

Что такое электронный спин?

Электронный спин — это квантовое свойство электронов. Это форма углового момента. Величина этого углового момента постоянна.Как заряд и масса покоя, спин является фундаментальным неизменным свойством электрона.


В качестве метода обучения инструкторы иногда сравнивают вращение электрона с землей, вращающейся вокруг своей оси каждые 24 часа. Если электрон вращается вокруг своей оси по часовой стрелке, это описывается как вращение вверх; против часовой стрелки — вращение вниз. Это удобное объяснение, хотя и не полностью оправданное математически.

Спиновый угловой момент, связанный со спином электрона, не зависит от орбитального углового момента, который связан с путешествием электрона вокруг ядра.

Электронный спин не используется для определения электронных оболочек, подоболочек или орбиталей, в отличие от квантовых чисел n, l и m l .

Электронный спин против квантового числа электронного спина

Спин электрона и квантовое число спина электрона часто рассматриваются как одно и то же. Оба являются квантовыми числами. На самом деле это разные, но очень близкие понятия.

• спин электрона имеет символ s

• квантовое число спина электрона имеет символ m s .

с

Спин электрона, s, имеет только одно возможное значение. Это значение составляет ½. Как и масса покоя и заряд электрона, спин не меняется.

м

с

В отличие от массы и заряда электрона, спин имеет ориентацию. Ориентация спина показана квантовым числом спина m s .

м с может быть положительным или отрицательным.

Различные способы выражения m s — это написать:

• + или —

• ускорение или замедление

• или

Например, на диаграмме ниже гелий находится в основном электронном состоянии.

Один из его электронов имеет спин вверх, другой — вниз. В качестве альтернативы, один из его электронов имеет положительный спин, а другой — отрицательный.

Обычно говорят, что любой электрон в атоме полностью характеризуется четырьмя квантовыми числами:

• n: главное квантовое число

• l: квантовое число орбитального углового момента

• m l : магнитное квантовое число

• m s : спиновое квантовое число

Мы не включаем s, потому что его значение не меняется.Это всегда половина. Таким образом, значение квантового числа спина m s обычно записывается как ± ½.

Открытие электронного спина

Встроенный или собственный спин электрона был впервые обнаружен Отто Штерном и Вальтером Герлахом в 1922 году. Однако волновое уравнение Эрвина Шредингера 1926 г. не учитывало этого.

Вольфганг Паули успешно ввел спин электрона в волновую механику в качестве дополнения. Уже использовались три квантовых числа; Введение Паули спина завершило квантовую картину электрона в атоме водорода.

В 1928 году знаменитое релятивистское уравнение для электрона Поля Дирака, уравнение Дирака, произвело спин электрона как естественное следствие квантовой физики: спин больше не был добавкой.


Спиновое квантовое число

— Chemistry LibreTexts

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  1. Комбинации квантовых чисел
  2. Ссылки

Спиновое квантовое число (\ (m_s \)) описывает угловой момент электрона.Электрон вращается вокруг оси и имеет как угловой момент, так и орбитальный угловой момент. Поскольку угловой момент является вектором, спиновые квантовые числа имеют как величину (1/2), так и направление (+ или -).

Каждая орбиталь может содержать только два электрона. Один электрон будет иметь спин +1/2, а другой — спин -1/2. Электроны любят заполнять орбитали, прежде чем они начнут образовывать пары. Следовательно, первый электрон на орбитали будет иметь спин +1/2. После того, как все орбитали наполовину заполнены, электроны начинают спариваться.Этот второй электрон на орбите будет иметь спин -1/2. Если на одной орбитали находятся два электрона, они будут вращаться в противоположных направлениях.

Комбинации квантовых чисел

  • Три квантовых числа ( n , l и m ), описывающие орбиталь, являются целыми числами: 0, 1, 2, 3.
  • Главное квантовое число ( n ) не может быть нулевым. Допустимые значения n , следовательно, 1, 2, 3, 4 …
  • Угловое квантовое число ( l ) может быть любым целым числом от 0 до n — 1.
    • Если n = 3, l может быть 0, 1 или 2.
  • Магнитное квантовое число ( m ) может быть любым целым числом от — l до + l .
    • Если l = 2, m может быть -2, -1, 0, +1 или +2.
  • Орбитали с одинаковым значением главного квантового числа образуют Оболочку (n).
  • Орбитали внутри оболочек разделены на подоболочки (l)
    • s: l = 0 p : l = 1 d : l = 2 f : l = 3

Упражнение \ (\ PageIndex {1} \): Tungsten

Что такое квантовое число спина для вольфрама (символ W)?

Ответ

Вольфрам имеет 4 электрона на 5d-орбитали.Следовательно, на каждую орбиталь пойдет по 1 электрону (без спаривания). 4-й электрон будет иметь спин +1/2.

Упражнение \ (\ PageIndex {2} \): золото

Какое квантовое число спина у золота (символ Au)?

Ответ

Золото имеет 9 электронов на 5d орбитали. Таким образом, электроны начнут объединяться в пары, что означает, что 9-й электрон разделится на пары, что даст ему спин -1/2.

Упражнение \ (\ PageIndex {3} \): сера

Что такое квантовое число спина для серы (символ S)?

Ответ

Сера имеет 4 электрона на 3p-орбиталях.Четвертый электрон на этой орбитали первым образует пару с другим электроном, что придает ему спин -1/2.

Список литературы

  1. Хаускрофт, Кэтрин Э. и Алан Г. Шарп. Неорганическая химия . 3-е изд. Харлоу: Pearson Education, 2008. Печать. (стр.15).
  2. Ностранд, Ван. Энциклопедия химии. 5-е изд. John Wiley and Sons, Inc., 2005. Печать. (стр. 1396).

Электронный спин

В 1921 году Отто Штерн и Вальтер Герлах провели эксперимент, который показал квантование электронного спина на две ориентации.Это внесло большой вклад в развитие квантовой теории атома.

Настоящий эксперимент проводился с пучком атомов серебра из горячей печи, потому что их можно было легко обнаружить с помощью фотоэмульсии. Атомы серебра позволили Штерну и Герлаху изучить магнитные свойства одного электрона, потому что эти атомы имеют единственный внешний электрон, который движется в кулоновском потенциале, вызванном 47 протонами ядра, экранированными 46 внутренними электронами.Поскольку этот электрон имеет нулевой орбитальный угловой момент (орбитальное квантовое число l = 0), можно было бы ожидать, что не будет взаимодействия с внешним магнитным полем.

Штерн и Герлах направили пучок атомов серебра в область неоднородного магнитного поля (см. Схему эксперимента). Магнитный дипольный момент будет испытывать силу, пропорциональную градиенту поля, поскольку два «полюса» будут подвергаться воздействию разных полей. Классически можно было бы ожидать всех возможных ориентаций диполей так, чтобы на фотографической пластине образовался непрерывный мазок, но они обнаружили, что поле разделяло луч на две отдельные части, указывая только на две возможные ориентации магнитного момента электрона.

Но как электрон получает магнитный момент, если он имеет нулевой угловой момент и, следовательно, не создает «токовой петли» для создания магнитного момента? В 1925 году Сэмюэл А. Гоудсмит и Джордж Э. Уленбек постулировали, что электрон имеет собственный угловой момент, не зависящий от его орбитальных характеристик. Говоря классическим языком, шар заряда мог бы иметь магнитный момент, если бы он вращался так, что заряд на краях создавал эффективную токовую петлю. Подобные рассуждения привели к использованию «электронного спина» для описания собственного углового момента.

ГЛАВА-3

ГЛАВА-3

Глава 3

ФИЗИКА ВРАЩЕНИЯ



Отжим

Что такое спин? Спин — это фундаментальное свойство природы, такое как электрический заряд или масса. Вращение кратно 1/2 и может быть + или -. Протоны, электроны и нейтроны обладают спином. Каждый из неспаренных электронов, протонов и нейтронов имеет спин 1/2.

В атоме дейтерия ( 2 H) с одним неспаренным электроном, одним неспаренным протоном и одним неспаренным нейтроном полный электронный спин = 1/2 и полный ядерный спин = 1.

Две или более частицы со спинами противоположных знаков могут объединяться в пары, чтобы исключить наблюдаемые проявления спина. Пример — гелий. В ядерном магнитном резонансе важны неспаренные ядерные спины.

Свойства отжима

При помещении в магнитное поле силой B частица с чистым спином может поглотить фотон с частотой ν. Частота ν зависит от гиромагнитного отношения γ частицы. ν = γ B

Для водорода γ = 42.58 МГц / Т.

Ядра со спином

Оболочечная модель ядра говорит нам, что нуклоны, как и электроны, заполняют орбитали. Когда количество протонов или нейтронов равно 2, 8, 20, 28, 50, 82 и 126, орбитали заполняются. Поскольку у нуклонов есть спин, как и у электронов, их спин может образовывать пары при заполнении орбиталей и сокращаться. Почти у каждого элемента в периодической таблице есть изотоп с ненулевым ядерным спином.ЯМР можно проводить только с изотопами, естественное содержание которых достаточно велико, чтобы их можно было обнаружить. Некоторые ядра, обычно используемые в ЯМР, перечислены ниже.
Ядра неспаренные протоны неспаренные нейтроны Net Spin γ (МГц / т)
1 H 1 0 1/2 42,58
2 H 1 1 1 6.54
31 P 1 0 1/2 17,25
23 Na 1 2 3/2 11,27
14 N 1 1 1 3,08
13 C 0 1 1/2 10.71
19 Ф. 1 0 1/2 40,08

Уровни энергии

Чтобы понять, как частицы со спином ведут себя в магнитном поле, рассмотрим протон. Этот протон имеет свойство, называемое спином. Подумайте о вращении этого протона как о векторе магнитного момента, заставляющем протон вести себя как крошечный магнит с северным и южным полюсами.

Когда протон помещается во внешнее магнитное поле, вектор спина частицы выравнивается с внешним полем, как это сделал бы магнит.Имеется конфигурация с низким энергопотреблением или состояние, в котором полюса выровнены по направлениям С-С-С-Ю. и состояние высокой энергии N-N-S-S.

Переходы

Эта частица может переходить между двумя энергетическими состояниями за счет поглощения фотона. Частица в нижнем энергетическом состоянии поглощает фотон и попадает в верхнее энергетическое состояние. Энергия этого фотона должна точно соответствовать разнице энергий между двумя состояниями. Энергия E фотона связана с его частотой ν постоянной Планка (h = 6.626×10 -34 Дж с). E = h ν

В ЯМР и МРТ величина ν называется резонансной частотой и ларморовской частотой.

Диаграммы уровней энергии

Энергия двух спиновых состояний может быть представлена ​​диаграммой энергетических уровней. Мы видели, что ν = γ B и E = h ν, поэтому энергия фотона, необходимая для перехода между двумя спиновыми состояниями, равна E = h γ B

Когда энергия фотона совпадает с разностью энергий между двумя состояниями спина, происходит поглощение энергии.

В эксперименте ЯМР частота фотона находится в радиочастотном (RF) диапазоне. В ЯМР-спектроскопии ν составляет от 60 до 800 МГц для ядер водорода. В клинической МРТ ν обычно составляет от 15 до 80 МГц для визуализации водорода.

Эксперимент CW ЯМР

Самый простой эксперимент ЯМР — это эксперимент с непрерывной волной (CW). Есть два способа провести этот эксперимент. В первом случае постоянная частота, которая постоянно включена, исследует уровни энергии при изменении магнитного поля.Энергия этой частоты представлена ​​синей линией на диаграмме уровней энергии.

Непрерывный эксперимент также можно проводить с постоянным магнитным полем и изменяемой частотой. Величина постоянного магнитного поля представлена ​​положением вертикальной синей линии на диаграмме уровней энергии.

Статистика Больцмана

Когда группу спинов помещают в магнитное поле, каждый спин выравнивается в одной из двух возможных ориентаций.

При комнатной температуре количество спинов на нижнем уровне энергии, N + , немного превышает количество спинов на верхнем уровне, N .Статистика Больцмана говорит нам, что

N / N + = e -E / kT .

E — разность энергий между состояниями спина; k — постоянная Больцмана, 1,3805×10 -23 Дж / Кельвин; и T — температура в Кельвинах.

С понижением температуры уменьшается отношение N / N + . При повышении температуры отношение приближается к единице.

Сигнал в ЯМР-спектроскопии является результатом разницы между энергией, поглощаемой спинами, которые переходят из состояния с более низкой энергией в состояние с более высокой энергией, и энергией, испускаемой спинами, которые одновременно совершают переход из состояния с более высокой энергией в состояние с более высокой энергией. более низкое энергетическое состояние.Таким образом, сигнал пропорционален разнице населения между штатами. ЯМР — довольно чувствительная спектроскопия, поскольку он способен обнаруживать эти очень небольшие различия в популяциях. Это резонанс или обмен энергией на определенной частоте между спинами и спектрометром, который придает ЯМР его чувствительность.

Спин-пакеты

Описывать ЯМР в микроскопическом масштабе громоздко. Макроскопическая картина удобнее. Первым шагом в развитии макроскопической картины является определение спинового пакета.Спиновый пакет — это группа спинов, испытывающих одинаковую напряженность магнитного поля. В этом примере вращения в каждой секции сетки представляют собой пакет вращения.

В любой момент времени магнитное поле, обусловленное спинами в каждом спиновом пакете, может быть представлено вектором намагниченности.

Размер каждого вектора пропорционален (N + — N ).

Векторная сумма векторов намагниченности из всех спиновых пакетов является чистой намагниченностью.В дальнейшем для описания импульсного ЯМР необходимо говорить о суммарной намагниченности.

Адаптируя обычную систему координат ЯМР, внешнее магнитное поле и суммарный вектор намагниченности в состоянии равновесия располагаются вдоль оси Z.

T

1 Процессы В состоянии равновесия вектор суммарной намагниченности лежит вдоль направления приложенного магнитного поля. B o и называется равновесной намагниченностью M o .В этой конфигурации Z-компонента намагниченности M Z равно M o . M Z именуется продольной намагниченностью. Нет поперечного (M X или M Y ) здесь намагниченность.

Можно изменить чистую намагниченность, подвергая ядерную спиновую систему воздействию энергии с частотой, равной разности энергий между состояниями спина. Если в систему вложено достаточно энергии, можно насытить спиновую систему и сделать M Z = 0.

Постоянная времени, которая описывает, как M Z возвращается к своему равновесному значению, называется временем релаксации спиновой решетки (T 1 ). Уравнение, определяющее это поведение как функцию времени t после его смещения:

M z = M o (1 — e -t / T1 )

Таким образом, T 1 определяется как время, необходимое для изменения Z-компоненты намагниченности с коэффициентом e.

Если суммарное намагничивание расположить вдоль оси -Z, оно постепенно вернется в свое положение равновесия вдоль оси + Z со скоростью, определяемой T 1 .Уравнение, определяющее это поведение как функцию времени t после его смещения:

M z = M o (1-2e -t / T1 )

Время спин-решеточной релаксации (T 1 ) — это время для уменьшения разницы между продольной намагниченностью (M Z ) и ее равновесным значением в e раз.

Прецессия

Если чистая намагниченность размещена в плоскости XY он будет вращаться вокруг оси Z с частотой, равной частоте фотона, что вызовет переход между двумя энергетическими уровнями спина.Эта частота называется ларморовской.

T

2 Процессы Помимо вращения, результирующая намагниченность начинает сбрасывать фазу, потому что каждый из составляющих его спиновых пакетов испытывает немного другое магнитное поле и вращается со своей собственной ларморовской частотой. Чем больше истекшее время, тем больше разность фаз. Здесь вектор суммарной намагниченности изначально расположен вдоль + Y. Для этого и всех примеров расфазировки рассматривайте этот вектор как перекрытие нескольких более тонких векторов из отдельных спиновых пакетов.

Постоянная времени, которая описывает возврат к равновесию поперечной намагниченности, M XY , называется временем спин-спиновой релаксации, Т 2 .

M XY = M XYo e -t / T2

T 2 всегда меньше или равно T 1 . Суммарная намагниченность в плоскости XY стремится к нулю, а затем продольная намагниченность растет до тех пор, пока мы не получим M o по Z.

Любая поперечная намагниченность ведет себя точно так же.Поперечный компонент вращается вокруг направления приложенной намагниченности и дефазов. T 1 регулирует скорость восстановления продольной намагниченности.

Таким образом, время спин-спиновой релаксации T 2 — это время для уменьшения поперечной намагниченности в е раз. В предыдущей последовательности Т 2 и Т 1 процессы показаны отдельно для ясности. То есть показаны векторы намагниченности, полностью заполняющие плоскость XY, прежде чем снова расти вдоль оси Z.Фактически, оба процесса происходят одновременно с единственным ограничением: T 2 меньше или равно T 1 .

Два фактора способствуют распаду поперечной намагниченности.
1) молекулярные взаимодействия (говорят, что они приводят к чистому чистому T 2 молекулярному эффекту)
2) вариации B o (говорят, что приводят к неоднородной T 2 эффект
Комбинация этих двух факторов и приводит к ослаблению поперечной намагниченности.Комбинированная постоянная времени называется звездой T 2 и обозначается символом T 2 *. Связь между T 2 от молекулярных процессов и от неоднородностей магнитного поля следующая.

1 / Т 2 * = 1 / Т 2 + 1 / Т 2inhomo .

Вращающаяся система отсчета

Мы только что рассмотрели поведение спинов в лабораторной системе координат. Удобно определить вращающуюся систему отсчета, которая вращается вокруг оси Z с ларморовской частотой.Мы отличаем эту вращающуюся систему координат от лабораторной системы штрихами на осях X и Y, X’Y ‘.

Вектор намагниченности, вращающийся с ларморовской частотой в лабораторной системе отсчета, оказывается неподвижным в системе отсчета, вращающейся вокруг оси Z. Во вращающейся системе отсчета релаксация намагниченности МЗ до равновесного значения выглядит так же, как и в лабораторной системе.

Вектор поперечной намагниченности, вращающийся вокруг оси Z с той же скоростью, что и вращающаяся рамка, будет казаться неподвижным во вращающейся рамке.Вектор намагниченности, движущийся быстрее, чем вращающаяся рамка, вращается по часовой стрелке вокруг оси Z. Вектор намагниченности, движущийся медленнее, чем вращающаяся рамка, вращается против часовой стрелки вокруг оси Z.

В образце есть спин-пакеты, движущиеся быстрее и медленнее, чем вращающаяся рамка. Как следствие, когда средняя частота выборки равна вращающемуся кадру, расфазировка M X’Y ‘ выглядит следующим образом.

Импульсные магнитные поля

Катушка с проволокой, размещенная вокруг оси X, будет создавать магнитное поле вдоль оси X, когда через катушку проходит постоянный ток.Переменный ток создает магнитное поле, меняющее направление.

В системе отсчета, вращающейся вокруг оси Z с частотой, равной частоте переменного тока, магнитное поле вдоль оси X ‘будет постоянным, как и в случае постоянного тока в лабораторной системе отсчета.

Это то же самое, что и перемещение катушки вокруг системы координат вращающейся рамы с частотой Лармора.В магнитном резонансе магнитное поле, создаваемое катушкой, пропускающей переменный ток с ларморовской частотой, называется магнитным полем. B 1 магнитное поле. Когда переменный ток через катушку включается и выключается, он создает импульсное магнитное поле B 1 вдоль оси X ‘.

Спины реагируют на этот импульс таким образом, чтобы заставить вектор суммарной намагниченности вращаться вокруг направления приложенного B 1 поле. Угол поворота зависит от продолжительности действия поля. τ, а его величина B 1 .

θ = 2π γ τ В 1 .

В наших примерах предполагается, что τ намного меньше, чем T 1 и T 2 .

Импульс 90, o — это импульс, который поворачивает вектор намагниченности по часовой стрелке на 90 градусов вокруг оси X ‘. Импульс 90 o поворачивает равновесную намагниченность вниз к оси Y ‘. В лабораторной системе координат равновесная намагниченность движется по спирали вниз вокруг оси Z к плоскости XY.Вы можете понять, почему вращающаяся система отсчета помогает описать поведение намагниченности в ответ на импульсное магнитное поле.

Импульс 180 o поворачивает вектор намагниченности на 180 градусов. Импульс 180 o поворачивает равновесную намагниченность вниз до оси -Z.

Суммарная намагниченность при любой ориентации будет вести себя в соответствии с уравнением вращения. Например, вектор суммарной намагниченности вдоль оси Y ‘будет заканчиваться вдоль оси -Y’ под действием импульса 180 o B 1 по оси X ‘.

Вектор суммарной намагниченности между X ‘и Y’ окажется между X ‘и -Y’ после применения 180 o импульс В 1 наносится по оси X ‘.

Матрица вращения (описанная как преобразование координат в # 2.6, глава 2) также может использоваться для прогнозирования результата поворота. Здесь θ — угол поворота вокруг оси X ‘, [ X’, Y ‘, Z ] — начальное положение вектора, и [ X «, Y», Z «] положение вектора после вращение.

Расслабление спина

Движение в растворе, которое приводит к изменению магнитных полей во времени, вызывает релаксацию спина.

Изменяющиеся во времени поля на ларморовской частоте вызывают переходы между спиновыми состояниями и, следовательно, изменение M Z . На этом экране изображено поле у ​​зеленого водорода на молекуле воды, когда она вращается вокруг внешнего поля B o и магнитного поля синего водорода. Обратите внимание, что поле, испытываемое зеленым водородом, является синусоидальным.

В выборке молекул есть распределение частот вращения. Только частоты ларморовской частоты влияют на T 1 . Поскольку частота Лармора пропорциональна B o , T 1 , следовательно, будет изменяться в зависимости от напряженности магнитного поля. В общем, T 1 обратно пропорционально плотности молекулярных движений на ларморовской частоте.

Распределение частоты вращения зависит от температуры и вязкости раствора.Следовательно, T 1 будет изменяться в зависимости от температуры. На ларморовской частоте, обозначенной ν o , Т 1 (280 К) и LT; Т 1 (340 К). Температура человеческого тела не меняется настолько, чтобы оказывать значительное влияние на T 1 . Однако вязкость значительно варьируется от ткани к ткани и влияет на T 1 , как видно на следующем графике молекулярного движения.

Колеблющиеся поля, которые возмущают энергетические уровни спиновых состояний, вызывают дефазировку поперечной намагниченности.Это можно увидеть, исследуя график B o , испытываемый красными атомами водорода на следующей молекуле воды. Число молекулярных движений, меньшее и равное ларморовской частоте, обратно пропорционально T 2 .

В общем, времена релаксации увеличиваются по мере увеличения B o , потому что в случайных движениях молекул присутствует меньше вызывающих релаксацию частотных компонентов.

Обмен спинов

Спиновый обмен — это обмен спиновым состоянием между двумя спинами.Например, если у нас есть два спина, A и B, и A — это вращение вверх, а B — вращение вниз, обмен спинами между A и B может быть представлен следующим уравнением. А () + В () А () + В ()

Двунаправленная стрелка указывает на то, что реакция обмена обратима.

Разница в энергии между верхним и нижним энергетическими состояниями A и B должна быть одинаковой, чтобы произошел спиновый обмен. В микроскопическом масштабе спин в верхнем энергетическом состоянии (B) излучает фотон, который поглощается спином в нижнем энергетическом состоянии (A).Следовательно, B оказывается в более низком энергетическом состоянии, а A — в верхнем.

Обмен вращения не повлияет на T 1 , но повлияет на T 2 . T 1 не выполняется, потому что распределение спинов между верхним и нижним состояниями не изменяется. T 2 будет затронут, потому что фазовая когерентность поперечной намагниченности будет потеряна во время обмена.

Другая форма обмена называется химическим обменом. При химическом обмене ядра A и B происходят из разных молекул.Рассмотрим химический обмен между водой и этанолом.

CH 3 CH 2 OH A + HOH B CH 3 CH 2 OH B + HOH A

Здесь водород B воды попадает в этанол, а водород A в этаноле оказывается в воде в прямой реакции. Есть четыре сенария для ядерного спина, представленные четырьмя уравнениями.

Химический обмен повлияет как на T 1 , так и на Т 2 .T 1 теперь затронут, потому что энергия передается от одного ядра к другому. Например, если есть больше ядер в верхнем состоянии A и нормальное распределение Больцмана в B, обмен заставит избыточную энергию из A в B. T 1 кажутся меньше. T 2 происходит потому, что фазовая когерентность поперечной намагниченности не сохраняется во время химического обмена.

Уравнения Блоха

Уравнения Блоха — это набор связанных дифференциальных уравнений, которые можно использовать для описания поведения вектора намагниченности при любых условиях.При правильном интегрировании уравнения Блоха дадут компоненты намагниченности X ‘, Y’ и Z как функцию времени.
Перейдите к: [следующей главе | начало главы | предыдущая глава | крышка]

Авторские права © 1997-2017 J.P. Hornak.
Все права защищены.

вращений — определение авиации

Цель:

Разберитесь в методах распознавания сваливания, входа во вращение, вращения и восстановления после вращения для самолета.

Внимание:

Покажите на авиамоделе, сколько высоты требуется для восстановления после штопора, т.е. финального захода на посадку.

Мотивация:

Предотвратить вращения на финальном заходе и спасти пару жизней.

Обзор:

Какая связь между стойлом и вращением?
Когда наиболее вероятно вращение?
Как предотвратить вращение?
Как мне восстановиться после вращения?


Развитие :

Определения :

  • Срыв : Когда плавный воздушный поток над крылом нарушается, что приводит к быстрому снижению подъемной силы.
  • Авторотация : когда самолет вращается вокруг вертикальной оси. Результат из-за неравного угла атаки крыльев самолета. Поднимающееся крыло имеет уменьшающийся угол атаки.
  • Линия хорды : воображаемая прямая линия, проведенная через аэродинамический профиль от передней кромки к задней кромке.
  • Угол атаки : угол между линией хорды профиля и направлением относительного ветра.
  • Скольжение до приземления : Кросс-управляемая конфигурация, позволяющая терять дополнительную высоту без увеличения скорости полета.

Признаки стойла

  • Большой угол атаки на малой скорости
  • Снижение оборотов (более высокая нагрузка от раскачки)
  • Mushy контролирует
  • Звуковой сигнал опрокидывания

Что такое спин?

  • Вращение — срыв с обострением, приводящий к авторотации. Поднимающееся крыло меньше сваливается, чем опускающееся крыло, создавая крен, рыскание и качку.

Когда наиболее вероятно вращение?

  • Вращение наиболее вероятно, когда самолет движется медленно, с большим углом атаки и перекрестно управляемым.Например. Слишком медленное скольжение вперед при посадке
  • Если смещен чрезмерно руль направления и крылья достаточно заглохли, произойдет вращение.

Как восстановиться после спина

  • Power Idle — это устраняет тягу и минимизирует потерю высоты
  • Элероны Нейтраль — [предотвращает развитие спирали]
  • Руль направления Полностью противоположный — останавливает вращение (может занять несколько секунд), затем нейтрализует направление движения
  • .
  • Лифт —Легкое движение вперед — ломает стойло; постепенно используйте задний руль высоты, чтобы вернуться в горизонтальный полет.

Заключение и оценка:

Предотвратите вращение, поддерживая угол атаки, способствующий адекватной воздушной скорости, и сохраняйте координацию в любое время, особенно во время поворотов.


Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*
*