штерна -герлаха опыт

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 ина оси c и у равны нулю) и ср. значение Eсли справедливо классич. рассмотрение, то проекция M_z будет принимать любые значения оти 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 равногде-внутреннее квантовое число полного момента атома. Соответственно в неоднородном магн. поле пучок атомов должен расщепляться накомпоненту.

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).

Лит.: GerlachW., Stern О., Der experimentelle Nachweis der Richtungsquantelung im Magnetfeld, "Z. Phys.", 1922, Bd 9, S. 349; Thibault C. et al., Hyperfine structure and isotope shift of the D₂ line of ^76-98Rb and some of their isomers, "Phys. Rev.", 1981, v. 23C, № 6, p. 2720; Сивухин Д. В., Общий курс физики, ч. 1, M., 1986. В. А. Чирков.

   <<      Предметный указатель      >>