電子如何運動的，自旋方向怎麼確定？

在同一個軌道里，兩個電子是自旋相反的，為什麼激發到簡併軌道後就自旋相同了？

激發到簡併軌道後並不見得就是「自旋相同」。根據 pauli
不相容原理，分子中同一軌道所佔據的兩個電子必須具有相反的自旋方向，即「自旋配對」。假如分子中全部軌道里的電子都是自旋配對的，即 s =
0，分子的多重度 M = 1，該分子體系便處於單重態，用符號 S 表示。電子的躍遷過程中如果還同時伴隨了自旋方向的改變，這時分子便具有了兩個自旋不配對的電子，即 s =
1，分子的多重度 M = 3，分子處於激發的三重態，用符號 T 表示。

幾乎所有人都知道電流是電荷載子流動造成的，大部份的人也知道電荷載子是有兩種自旋方向的，但很少人想過為何今天我們日常生活中使用的電子組件似乎只看到電荷的表徵，而沒有發現是有兩種自旋的電荷載子同時在線路中流動。這主要的原因是自旋能夠維持在一定方向的行進距離太短了，因此自旋在經過長距離的路徑後，由於自旋不斷翻轉後的平均效應導致兩種電荷載子無法分辨。

基本上與兩個電子的 spin
state 組合有關，如果是配對的 (paired) 一定是「單重態」；如果是未配對的而且是 spin
parallel，則會是「三重態」。在同一軌域的兩個電子 spin 一定要配對的，但是分在兩個軌域的兩個電子 (每一個軌域各一) 就可能有「單重態」或「三重態」兩種狀態，那將以三重態的能量較低。但是由於一個系統的 spin 必須守恆 (conserved)，所以通常從單重態得到的產物一開始一定是單重態，例如下圖 (稱為 Perrin-Jablonski diagram) 所示，在基態的物質受到光的激發，某一軌域中的配對電子其中之一提升至高能階軌域，進入某激發態，但因 spin 守恆之故，一定是個「單重激發態」，但若是透過系間交換 (intersystem crossing) 或直接透過熱的釋放才會轉成「三重激發態」。

此處所謂的 「系＂指「單重態系統」或「三重態系統」，系統相同者之轉換稱為「系內」，系統不同者之轉換稱為「系間」，系間轉換因 spin 不守恆，是不易發生的，常需要透過自旋與軌域之間的作用
(spin-orbital interaction) 來發生，因此一旦產生了「單重激發態」最容易發生的就是很快速的透過放光，稱為「熒光」 (fluorescence)，回至基態，或是透過分子的振動釋放能量回到基態。若透過某些方式從「單重激發態」進入了「三重激發態」，此時要以放光的方式回到單重基態變得很慢，分子在「三重激發態」的生存時間長 (long half-life)，這种放光稱為「磷光」。