Dynamik des 2- Zustands- Systems

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Die potenzielle Energie des magnetischen Moments des Elektronen- Spins im äußeren Magnetfeld beträgt:

mit mit g~ 2 und e<0

Somit:


Mit der Larmor-Frequenz


Wenn der Spin an keine weitere Variable ankoppelt, so ist der Hamiltonoperator der Spinvariable (im Spin- Hilbertraum). Die Dynamik eines Spins im Magnetfeld ergibt sich über den Zeitableitungsoperator:

Berechnung der Erwartungswerte mit :

Dies läßt sich reduzieren:

Die Dynamik der Spins bildet also einen Oszillator in der x-y- Ebene. Die zeitliche Unabhängigkeit der Spin3- Komponente liegt dabei alleine an der Wahl des Koordinatensystems, bzw. der Basis! Wir haben diese gerade so gewählt, dass die 3- Komponente zeitlich unabhängig wird. Die Lösung der Diffgleichung liefert:

klassischer Kreisel

Die Anfangsbedingungen können ebenfalls durch Wahl des Koordinatensystems (feste x-y- Ebene) beeinflusst werden. Wähle: o.B. d.A.:

Wir können uns den Betrag des Erwartungswertes des gesamten Spinvektors ansehen und es zeigt sich :

Mit anderen Worten:

, der Betrag des Spins ändert sich zeitlich nicht!

Der Erwartungswert des Spins präzediert also mit der Frequenz um das Magnetfeld.

Schrödingergleichung für die Spinzustände

(Schrödingergleichung für Spinzustände)


Achtung! Nur Spin- Hamiltonian!

Dabei muss der Zustand in der Spinbasis entwickelbar sein:

Matrix- Darstellung:

Die Lösung lautet:

Nebenbemerkung: Hieraus gewinnt man , also die Spinpräzession wie oben!