3. Polarisation : photon et spin 1/2
93
z
B
θ
ωt
x
y
s
Fig. 3.7 – Précession de Larmor : le spin s précesse autour de
B avec une fréquence
angulaire ω.
à un couple Γ= µ ×
B, et l’équation du mouvement est
d s
dt
= µ ×
B =
q
2m
s ×
B = −
qB
2m
ˆ
B × s
(3.31)
Cette équation implique que s et µ tournent autour de
B avec une vitesse
angulaire constante ω = −qB/(2m), appelée f r é q u e n c ed eL a r m o r .I le s tc o m -
mode de donner une valeur algébrique à ω : la rotation se fait dans le sens
trigonométrique pour q<0 (ω>0). Le mouvement de rotation est appelé
précession de Larmor (figure 3.7).
3.2.2 Expérience de Stern-Gerlach et filtres
de Stern-Gerlach
L’expérience réalisée par Stern et Gerlach en 1921 est schématisée sur
la figure 3.8. Un jet d’atomes d’argent sort d’un four et est collimaté par
deux fentes, avant de passer dans l’entrefer d’un aimant où règne un champ
magnétique dirigé suivant
9 Oz. Le champ magnétique est inhomogène : B z
est une fonction de z. L’atome d’argent porte un moment magnétique qui est
en fait le moment magnétique de son électron de valence. Du point de vue des
forces magnétiques, tout se passe comme si un électron traversait l’entrefer de
l’aimant. Cependant, on doit utiliser dans la dynamique la masse de l’atome et
non celle de l’électron et noter l’absence de force de Lorentz, l’atome d’argent
étant électriquement neutre. L’énergie potentielle U d’un moment magnétique
dans
B est U = − µ ·
B, et la force correspondante
9. Le lecteur prendra garde au fait que l’orientation des axes est différente de celle de la
section précédente : la direction de propagation est maintenant Oy. Ce nouveau choix est
dicté par le souhait de respecter les conventions usuelles.
93
z
B
θ
ωt
x
y
s
Fig. 3.7 – Précession de Larmor : le spin s précesse autour de
B avec une fréquence
angulaire ω.
à un couple Γ= µ ×
B, et l’équation du mouvement est
d s
dt
= µ ×
B =
q
2m
s ×
B = −
qB
2m
ˆ
B × s
(3.31)
Cette équation implique que s et µ tournent autour de
B avec une vitesse
angulaire constante ω = −qB/(2m), appelée f r é q u e n c ed eL a r m o r .I le s tc o m -
mode de donner une valeur algébrique à ω : la rotation se fait dans le sens
trigonométrique pour q<0 (ω>0). Le mouvement de rotation est appelé
précession de Larmor (figure 3.7).
3.2.2 Expérience de Stern-Gerlach et filtres
de Stern-Gerlach
L’expérience réalisée par Stern et Gerlach en 1921 est schématisée sur
la figure 3.8. Un jet d’atomes d’argent sort d’un four et est collimaté par
deux fentes, avant de passer dans l’entrefer d’un aimant où règne un champ
magnétique dirigé suivant
9 Oz. Le champ magnétique est inhomogène : B z
est une fonction de z. L’atome d’argent porte un moment magnétique qui est
en fait le moment magnétique de son électron de valence. Du point de vue des
forces magnétiques, tout se passe comme si un électron traversait l’entrefer de
l’aimant. Cependant, on doit utiliser dans la dynamique la masse de l’atome et
non celle de l’électron et noter l’absence de force de Lorentz, l’atome d’argent
étant électriquement neutre. L’énergie potentielle U d’un moment magnétique
dans
B est U = − µ ·
B, et la force correspondante
9. Le lecteur prendra garde au fait que l’orientation des axes est différente de celle de la
section précédente : la direction de propagation est maintenant Oy. Ce nouveau choix est
dicté par le souhait de respecter les conventions usuelles.