愛因斯坦-德哈斯效應

愛因斯坦－德哈斯效應（德文：Einstein-de-Haas-Effekt），又稱作理查森效應（英文：Richardson effect，名從物理學家歐文·理查森），是由阿爾伯特·愛因斯坦和萬德爾·德哈斯在1910年代中期觀測並描述的物理現象；此效應揭示了基本粒子的磁場、角動量和自旋之間的關係。

實驗設置

描述

此現象所描述的是，一個依靠細線懸掛在導體線圈中的鐵磁體（圓柱體並原先保持靜止狀態），在線圈上加有一個電流脈衝後會產生鐵磁體的力學轉動。對應著這個力學轉動，鐵磁體將具有一個特定的角動量，因此根據角動量守恆定律需要在鐵磁體內部產生一個等大反向的角動量來補償。考慮到由線圈中的電流所產生的外加磁場會引發鐵磁體中電子自旋的磁化（或通過選取特定的電流方向，使已經磁化的鐵磁體中的電子自旋反向），愛因斯坦-德哈斯效應反映了量子力學中的自旋角動量和古典力學中的轉動角動量具有相同的自然本質。值得注意的是，量子化的電子自旋是不能在古典力學的框架下描述的。

《愛因斯坦年鑑》（The Einstein Almanac）的作者愛麗絲·加拉普萊斯（Alice Calaprice）在她的這部著作中對愛因斯坦的論文（52. [A. Einstein, W. J. de Haas,] Experimenteller Nachweis der Ampereschen Molekularstörme （《安培分子電流的實驗證明》，參見阿爾伯特·愛因斯坦科學出版物列表中「期刊論文」一節中1915年的對應項）, Deutsche Physikalische Gesellschaft（《德国物理学会会议》）, Verhandlungen 17 (1915): 152-170.）評論說：

“ 安培提出了磁性是由電荷做微觀的圓周運動而產生的假說，作者們由此考慮並提出了驗證勞侖茲的旋轉電荷是電子的理論的實驗方案。這個實驗的目的是測量鐵質圓柱體內磁化反向所產生的力矩。 ”

加拉普萊斯進一步對另一篇英語論文（53. [A. Einstein, W. J. de Haas,] Experimental Proof of the Existence of Ampère's Molecular Currents (in English)（《安培分子电流存在的实验证明》，同参见阿尔伯特·爱因斯坦科学出版物列表中“期刊论文”一节中1915年的对应项）, Koninklijke Akademie van Wetenschappen te Amsterdam, Proceedings （《科学院，阿姆斯特丹，报告》）18 (1915-16).）評述說：

“ 愛因斯坦和萬德爾·德哈斯共合作發表了三篇論文來描述他們在研究安培分子電流中所觀測的現象，這被稱作愛因斯坦-德哈斯效應。在荷蘭物理學家亨德里克·勞侖茲指出一個錯誤之後，他立刻對論文52（上一篇）作出了修正。在這兩篇論文（指52和53）以外，愛因斯坦和德哈斯又在其後的同一年合作為同一期刊對論文53做了一個「評註」。這個物理問題和愛因斯坦在物理學中的研究興趣並不直接相關，但正如愛因斯坦給他的好友米歇爾·貝索（Michele Besso）的信中說到的那樣：「我的年齡增長後我對實驗逐漸產生了一種熱情。」 ”

通過把電子自旋理解為安培的分子環流的模型實際低估了電子磁矩的值，從這種模型得到的計算結果和實際相比要差一個係數2——朗德g因子。正確得到電子磁矩的修正值需要藉助量子電動力學。

參考文獻

• O. W. Richardson, A mechanical effect accompanying magnetization（《伴随磁性的力学效应》）, Physical Review (Series I), Vol. 26, Issue 3, pp. 248-253 (1908). [1]
• A. Einstein, W. J. de Haas, Experimenteller Nachweis der Ampereschen Molekularstörme（《安培分子电流的实验证明》）, Deutsche Physikalische Gesellschaft, Verhandlungen 17, pp. 152-170 (1915).
• A. Einstein, W. J. de Haas, Experimental proof of the existence of Ampère's molecular currents (in English)（《安培分子電流存在的實驗證明》）, Koninklijke Akademie van Wetenschappen te Amsterdam, Proceedings, 18 I, pp. 696-711 (1915). [2] （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
• V. Ya Frenkel', On the history of the Einstein-de Haas effect（《關於愛因斯坦-德哈斯效應的歷史》）, Soviet Physics Uspekhi, Vol. 22, Number 7, pp. 580-587 (1979). [3] （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）

外部連結

• 愛因斯坦的唯一實驗 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） 可以在這裡看到一個原先用於測量愛因斯坦-德哈斯效應的實驗儀器的複製品。