направленная вдоль магн. поля и перпендикулярно направлению движения атомов
пучка:Штерна - Герлаха опыт - экспериментальное доказательство квантования проекции магн. момента атома на направление магн. поля. Ш.- Г. о. подтвердил справедливость квантовой теории. Поставлен О. Штерном (О. Stern) и В. Гёрлахом (W. Gerlach) в 1922. Схема Ш.- Г. о. приведена на рисунке. В вакуумной печи создавался поток атомов серебра, к-рый затем коллимировался двумя диафрагмами D, проходил между полюсами магнита спец. конфигурации, формировавшими неоднородное магн. поле H, и попадал на фотопластинку P.
Согласно классич. представлениям, на атом с магн.
моментом M в неоднородном магн. поле действует сила
направленная вдоль магн. поля и перпендикулярно направлению движения атомов
пучка:
Магн. момент атома прецессирует вокруг оси z с ларморовской частотой
где е - заряд, m - масса электрона.
В Ш.- Г. о. период ларморовской прецессии атома был пренебрежимо мал по сравнению
с временем пролёта атома в магн. поле. Поэтому усреднение по времени первых
двух членов в (*) обращает их в нуль (т. к. усреднённые по времени проекции
магн. момента 
и
на
оси c и у равны нулю) и ср. значение
Eсли справедливо классич. рассмотрение,
то проекция Mz будет принимать любые значения от
и
действие магн. поля приведёт к равномерному
уширению пучка атомов - на фотопластинке P появилась бы широкая полоса
с равномерным распределением интенсивности.
В соответствии с квантовой теорией проекция на
направление магн. поля квантована, т. е. принимает лишь определённые (дискретные)
значения, причём число возможных значений 
равно
где
-внутреннее
квантовое число полного момента
атома. Соответственно в неоднородном магн. поле пучок атомов должен расщепляться
на
компоненту.
В Ш.- Г. о. зафиксировано расщепление пучка атомов
серебра на две узкие компоненты при отсутствии неотклонённого пучка. Результаты,
полученные в опыте, позволили сделать выводы, подтверждающие квантовые представления:
1) атом серебра обладает магн. моментом;
2) величина этого магн. момента равна магнетону
Бора;
3) проекции магн. момента атома на направление
магн. поля могут принимать только дискретные значения. В дальнейшем было установлено,
что измеренный в Ш.- Г. о. магн. момент атома серебра возникает благодаря нескомпенсированному
спиновому магн. моменту электрона внеш. электронной оболочки.
Методика Ш.- Г. о. применяется для разделения атомов по их магн. моменту (напр., в экспериментах по определению сверхтонкой структуры уровней энергии изотопов разл. атомов).
|
|
 |
