关于斯特恩－革拉赫实验介绍

[拼音]：Site'en-Gelahe shiyan

[外文]：Stern-Gerlach experiment

首次证实原子在磁场中取向量子化的实验，是由O.斯特恩和W.革拉赫在1921年完成的。

实验装置如图所示。使银原子在电炉O内蒸发，通过狭缝S1、S2形成细束，经过一个抽成真空的不均匀的磁场区域（磁场垂直于射束方向），最后到达照相底片P上。在显像后的底片上出现了两条黑斑，表示银原子在经过不均匀磁场区域时分成了两束。

根据实验中的炉温、磁极长度、横向不均匀磁场的梯度和原子束偏离中心的位移，可以计算出原子磁矩在磁场方向上分量的大小。当时测得银、铜、金和碱金属的原子磁矩分量的大小都等于一个玻尔磁子，它们的原子束都只分裂为对称的两束。实验结果说明，原子在磁场中不能任意取向，证实了A.索末菲和P.J.W.德拜在1916年建立的原子的角动量在空间某特殊方向上取向量子化的理论。

直到1925年G.E.乌伦贝克和S.A.古兹密特提出电子自旋的假设，实验结果才得到了全面的解释。原子磁矩是电子的轨道磁矩和自旋磁矩的和（原子核磁矩很小，暂可忽略），原子磁矩在磁场方向上的分量μz只能取以下数值

μz=-MgμB，

M=J，J-1，…，-J，

式中M称为磁量子数，J为总角动量量子数，μB为玻尔磁子， g为朗德因子 (见原子磁矩)。即原子磁矩在磁场中只能取 2J+1个分立数值。银原子的基态是 所以实验中在底片上出现两条黑斑。

斯特恩－革拉赫实验是原子物理和量子力学的基础实验之一；它还提供了测量原子磁矩的一种方法，并为原子束和分子束实验技术奠定了基础。