Опыт Штерна — Герлаха

Опыт Штерна — Герлаха — опыт, осуществлённый в 1922 году немецкими физиками Отто Штерном и Вальтером Герлахом. Опыт подтвердил квантование проекции вектора магнитного момента атомов, а также стал одним из главных аргументов в пользу существования у электронов собственного магнитного момента и связанного с ним момента импульса — спина.

Изначально эксперимент проводился с атомами серебра, но позднее аналогичные результаты были получены и для атомов других металлов, а также для пучков протонов и электронов. Эти опыты доказали существование магнитного момента у рассмотренных частиц и показали их квантовую природу, явив собой доказательство постулатов квантовой теории.

Суть опыта

Опыт состоял в следующем: пучок атомов серебра пропускали через сильно неоднородное магнитное поле, создаваемое мощным постоянным магнитом. При прохождении атомов через это поле, в силу наличия у них магнитных моментов, на них действовала зависящая от проекции спина на направление магнитного поля сила, отклонявшая летящие между магнитами атомы от их первоначального направления движения. Причём, если предположить, что магнитные моменты атомов ориентированы хаотично (непрерывно), то тогда на расположенной далее по направлению движения атомов пластинке должна была проявиться размытая полоса. Однако вместо этого на пластинке образовались две достаточно чёткие узкие полосы, что свидетельствовало в пользу того, что магнитные моменты атомов вдоль выделенного направления принимали лишь два определённых значения, что подтверждало предположение квантово-механической теории о квантовании магнитного момента атомов.

Статьи Штерна и Герлаха

• Stern, O. Eine direkte Messung der thermischen Molekulargeschwindigkeit. Zeitschrift für Physik, 2:49–56 (1920).
• Gerlach, W. and Stern, O. Der experimentelle Nachweis des magnetischen Moments des Silberatoms. Zeitschrift für Physik, 8:110–111 (1921).
• Gerlach, W. and Stern, O. Der experimentelle Nachweis der Richtungsquantelung im Magnetfeld. Zeitschrift für Physik, 9:349–352 (1922).
• Gerlach, W. and Stern, O. Über die Richtungsquantelung im Magnetfeld. Annalen der Physik, 74:673–699 (1924).
• Gerlach, W. Über die Richtungsquantelung im Magnetfeld II. Annalen der Physik, 76:163–197 (1925).