磁场中的 Klein 悖论：电子自旋的效应

利用 Dirac 方程描述了在外加平行于电子束的磁场中，电子被矩形势阶散射时的反射与透射。结果表明，除了所谓的 Klein 悖论中已知的效应外，磁场的存在还在反射束和透射束中产生了自旋反转的电子分量。自旋翻转散射过程是由势阶电场和被磁场诱导的电子运动横向动量分量所激活的自旋轨道相互作用引起的。对 Klein 悖论——即即使势垒高度趋于无穷仍存在有限透射——的当代理解，被推广到了存在磁场和自旋反转电子束的情形。研究表明，对于在势阶上方运动的电子也会出现自旋反转束。提出考虑到与辐射修正相关的电子自旋 $g$-因子的反常值，来自势阶的反射和透射散射可用作电子自旋滤波器。