1.6.2. Электрон в постоянном и однородном магнитном поле.
Рассмотрим теперь движение электрона в однородном и постоянном магнитном поле (направленном вдоль оси z). В этом случае, согласно (1.6.2) и (1.6.3),
и уравнения (1.6.7) и (1.6.8), определяющие
приобретают вид
где
Нас интересуют решения этих уравнений, ограниченные при
Они могут быть выражены через функции
где —
, причем значение
должно быть исключено, если
. Действительно, учитывая (1.6.6), можно переписать волновую функцию электрона с поляризацией
в виде (мы учли, что
):
Отсюда следует, что если
, то при
коэффициент перед
обращается в нуль, и поэтому в этом случае допустимо значение
. Если же
, то значение
недопустимо.
Так как
, то энергия электрона в магнитном поле определяется формулой
где
.
Мы видим, что энергия электрона в постоянном и однородном магнитном поле содержит непрерывный параметр
импульс электрона вдоль Н и дискретный параметр
связанный с финитностыо движения электрона в плоскости, перпендикулярной магнитному полю (в классической механике движение в этой плоскости является круговым).
Заметим, что функции
при целом
выражаются через полиномы Эрмита
Обратимся теперь к уравнению (1.6.1), определяющему поляризацию электрона, движущегося в магнитном поле:
где
. Сравнение этой формулы с (1.1.36) показывает, что величину
можно интерпретировать как проекцию спина электрона на направление магнитного поля.