Дослід Штерна — Герлаха — фізичний експеримент, проведений 1922 року німецькими фізиками Отто Штерном та , що продемонстрував квантування магнітного моменту. В експерименті пучок атомів срібла пропускався через неоднорідне магнітне поле, що змусило його розщепитися на два, що відповідало двом можливим проєкціям спіна. Дослід мав важливе значення в становленні квантової механіки.
![image](https://www.wikidata.uk-ua.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraWRhdGEudWstdWEubmluYS5hei9pbWFnZS9hSFIwY0hNNkx5OTFjR3h2WVdRdWQybHJhVzFsWkdsaExtOXlaeTkzYVd0cGNHVmthV0V2WTI5dGJXOXVjeTkwYUhWdFlpOWxMMlZsTDFOMFpYSnVMVWRsY214aFkyaGZaWGh3WlhKcGJXVnVkRjl6ZG1jdWMzWm5Mek13TUhCNExWTjBaWEp1TFVkbGNteGhZMmhmWlhod1pYSnBiV1Z1ZEY5emRtY3VjM1puTG5CdVp3PT0ucG5n.png)
Фізичні основи
Сила, що діє на частинку з магнітним моментом в неоднорідному магнітному полі з вектором магнітної індукції
дорівнює
.
Якщо магнітний момент квантований, то його проєкція на напрямок магнітного поля має дискретні значення. Тому, в залежності від магнітного поля та проєкції магнітного моменту, частинки будуть розходитися, утворюючи на екрані окремі плями. При підсиленні неоднорідності магнітного поля слід від атомів срібла змінювався від суцільної смужки до дискретних плям.
Експериментатори поставили свій дослід з метою перевірки положень теорії Бора-Зомерфельда про квантування магнітного моменту. Вони сподівалися отримати суцільний слід, якщо магнітний момент атомів срібла дорівнював би нулю, або три плями, якщо орбітальне квантове число дорівнювало б 1. Однак, слід роздвоївся. Причиною такої картини, як стало зрозуміло пізніше є напівцілий спін електрона, проєкції якого на напрям магнітного поля мають значення +½ та -½.
Для опису такого квантування Паулі запропонував феноменологічно у 1927 році вектор із трьох матриць, що отримали назву матриці Паулі. Матриці Паулі задовольняють комутаційним співвідношенням, аналогічним комутаційним співвідношенням оператора орбітального моменту. Наступного року, працюючи над релятивістським квантовим рівнянням, Поль Дірак отримав матриці Паулі природним чином.
Вшанування
На честь досліду в Німеччині засновано [en] — престижна нагорода для фізиків-експериментаторів.
![]() | Це незавершена стаття з фізики. Ви можете проєкту, виправивши або дописавши її. |
Виноски
- Gerlach, W.; Stern, O. (1922). Der experimentelle Nachweis der Richtungsquantelung im Magnetfeld. Zeitschrift für Physik. 9: 349—352. Bibcode:1922ZPhy....9..349G. doi:10.1007/BF01326983.
- Gerlach, W.; Stern, O. (1922). Das magnetische Moment des Silberatoms. Zeitschrift für Physik. 9: 353—355. Bibcode:1922ZPhy....9..353G. doi:10.1007/BF01326984.
- Gerlach, W.; Stern, O. (1922). Der experimentelle Nachweis des magnetischen Moments des Silberatoms. Zeitschrift für Physik. 8: 110—111. Bibcode:1922ZPhy....9..349G. doi:10.1007/BF01329580.
- Білий М.У. (1973). Атомна фізика. Київ: Вища школа.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Ne plutati z doslidom Shterna Doslid Shterna Gerlaha fizichnij eksperiment provedenij 1922 roku nimeckimi fizikami Otto Shternom ta sho prodemonstruvav kvantuvannya magnitnogo momentu V eksperimenti puchok atomiv sribla propuskavsya cherez neodnoridne magnitne pole sho zmusilo jogo rozshepitisya na dva sho vidpovidalo dvom mozhlivim proyekciyam spina Doslid mav vazhlive znachennya v stanovlenni kvantovoyi mehaniki Shema doslidu Shterna Gerlaha prohodyachi cherez neodnoridne magnitne pole atomi sribla vidhilyayutsya vid pryamogo shlyahu v zalezhnosti vid magnitnogo momentu Fizichni osnoviSila sho diye na chastinku z magnitnim momentom m displaystyle vec mu v neodnoridnomu magnitnomu poli z vektorom magnitnoyi indukciyi B displaystyle mathbf B dorivnyuye F m B displaystyle mathbf F nabla vec mu cdot mathbf B Yaksho magnitnij moment kvantovanij to jogo proyekciya na napryamok magnitnogo polya maye diskretni znachennya Tomu v zalezhnosti vid magnitnogo polya ta proyekciyi magnitnogo momentu chastinki budut rozhoditisya utvoryuyuchi na ekrani okremi plyami Pri pidsilenni neodnoridnosti magnitnogo polya slid vid atomiv sribla zminyuvavsya vid sucilnoyi smuzhki do diskretnih plyam Eksperimentatori postavili svij doslid z metoyu perevirki polozhen teoriyi Bora Zomerfelda pro kvantuvannya magnitnogo momentu Voni spodivalisya otrimati sucilnij slid yaksho magnitnij moment atomiv sribla dorivnyuvav bi nulyu abo tri plyami yaksho orbitalne kvantove chislo dorivnyuvalo b 1 Odnak slid rozdvoyivsya Prichinoyu takoyi kartini yak stalo zrozumilo piznishe ye napivcilij spin elektrona proyekciyi yakogo na napryam magnitnogo polya mayut znachennya ta Dlya opisu takogo kvantuvannya Pauli zaproponuvav fenomenologichno u 1927 roci vektor iz troh matric sho otrimali nazvu matrici Pauli Matrici Pauli zadovolnyayut komutacijnim spivvidnoshennyam analogichnim komutacijnim spivvidnoshennyam operatora orbitalnogo momentu Nastupnogo roku pracyuyuchi nad relyativistskim kvantovim rivnyannyam Pol Dirak otrimav matrici Pauli prirodnim chinom VshanuvannyaNa chest doslidu v Nimechchini zasnovano en prestizhna nagoroda dlya fizikiv eksperimentatoriv Ce nezavershena stattya z fiziki Vi mozhete dopomogti proyektu vipravivshi abo dopisavshi yiyi VinoskiGerlach W Stern O 1922 Der experimentelle Nachweis der Richtungsquantelung im Magnetfeld Zeitschrift fur Physik 9 349 352 Bibcode 1922ZPhy 9 349G doi 10 1007 BF01326983 Gerlach W Stern O 1922 Das magnetische Moment des Silberatoms Zeitschrift fur Physik 9 353 355 Bibcode 1922ZPhy 9 353G doi 10 1007 BF01326984 Gerlach W Stern O 1922 Der experimentelle Nachweis des magnetischen Moments des Silberatoms Zeitschrift fur Physik 8 110 111 Bibcode 1922ZPhy 9 349G doi 10 1007 BF01329580 Bilij M U 1973 Atomna fizika Kiyiv Visha shkola