[实用新型]电子自旋演示科普仪

说明书

本实用新型公开了一种电子自旋演示科普仪，它包括箱体、分别和相应观测门对应设置并适于在相应观测门打开时生成相应开门信号的传感器、设于箱体内的电子自旋演示部件、单片机，箱体上设有适于开闭并分别对应相应观测方向的三个观测门；观测方向包括X观测方向、Y观测方向和Z观测方向；电子自旋演示部件包括代表电子旋转向上或向下状态的箭头指示组件和驱动箭头指示组件动作的驱动组件。它能够用实物的形式直观的演示电子自旋的在任意方向测量只能取两个相反的值的特性，使原本抽象的电子自旋概念能够可视化展示，有助于向公众科普电子自旋的基本原理，能够降低电子自旋概念科普和教学工作的难度。

技术领域

本实用新型涉及一种电子自旋演示科普仪，属于量子物理学领域。

背景技术

1925年，G.E.乌伦贝克和S.A.古兹密特受到泡利不相容原理的启发，分析原子光谱的一些实验结果，提出电子具有内禀运动——自旋，并且有与电子自旋联系的自旋磁矩，由此来解释原子光谱的精细结构及反常塞曼效应。电子自旋是一种纯量子效应，并不是电子自转产生的，在经典世界中并无类似的物理量对应。因此很难让公众接受抽象的自旋概念，给电子自旋概念的科普、教学工作带来了很大的困难。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种电子自旋演示科普仪，它能够用实物的形式直观的演示电子自旋的在任意方向测量只能取两个相反的值的特性，使原本抽象的电子自旋概念能够可视化展示，有助于向公众科普电子自旋的基本原理，能够降低电子自旋概念科普和教学工作的难度。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种电子自旋演示科普仪，它包括：

箱体，所述箱体上设有适于开闭并分别对应相应观测方向的三个观测门；所述观测方向包括X观测方向、Y观测方向和Z观测方向；

分别和相应观测门对应设置并适于在相应观测门打开时生成相应开门信号的传感器；

设于所述箱体内的电子自旋演示部件，所述电子自旋演示部件包括代表电子旋转向上或向下状态的箭头指示组件和驱动所述箭头指示组件动作的驱动组件；

单片机，所述单片机分别与所述传感器和驱动组件相连，所述单片机适于根据接收到的相应的开门信号控制所述驱动组件动作，以使所述箭头指示组件动作至正对所述观测方向并随机动作至以观测方向为正方向的向上或向下状态。

进一步，所述驱动组件包括：

第一电机；

连接在所述第一电机的输出轴上的托盘；

连接在所述托盘上的第二电机；其中，

所述箭头指示组件连接在所述第二电机的输出轴上；

所述第一电机和所述第二电机分别与所述单片机相连；

所述单片机控制所述第一电机和/或所述第二电机动作使其输出轴旋转，以使所述箭头指示组件动作至正对所述观测方向并随机动作至以观测方向为正方向的向上或向下状态。

进一步，为了减轻震动，所述第一电机安装在所述箱体上，所述第一电机与所述箱体之间和/或所述第二电机与所述托盘之间设有减震垫。

进一步，所述单片机适于根据相应的开门信号控制所述第一电机的动作和适于向第二电机发送随机脉冲信号以控制所述第二电机的动作。

进一步，为了在演示后，能够使得科普仪回位，以便下次演示，所述传感器适于在相应观测门关闭时生成相应关门信号；

所述单片机适于根据相应的关门信号控制所述驱动组件动作，以使所述箭头指示组件回位。

进一步，所述单片机通过无线通信模块与所述驱动组件通信连接。