Вывод Опыта Штерна.
Помогите.

Вывод опыта Штерна

Опыт Штерна (1920 г.) был поставлен Отто Штерном и Вальтером Герлахом для проверки квантования магнитных моментов атомов. Он стал одним из первых прямых подтверждений квантовой природы микромира.

Схема опыта:

В установке использовался пучок атомов серебра. В вакуумной камере атомы серебра нагревались в печи и вылетали узким пучком через щели. Затем этот пучок проходил через неоднородное магнитное поле, после чего попадал на экран.

Если бы магнитный момент атомов мог принимать любые значения и был направлен произвольно, то на экране получилось бы непрерывное размытие следа. Однако наблюдалось другое: пучок разделялся на два отдельных пучка, симметричных относительно первоначального направления движения.

Объяснение результата:

Атом серебра имеет один неспаренный электрон. Электрон обладает собственным магнитным моментом, связанным со спином. В неоднородном магнитном поле на атом действует сила:

где ${\mu }_z$ — проекция магнитного момента на направление поля, а $\frac{dB}{dz}$ — градиент магнитного поля.

Классическая физика предполагала, что магнитный момент может иметь любые направления, поэтому проекция ${\mu }_z$ могла бы принимать любые значения. Тогда след на экране должен был быть непрерывным.

Но опыт показал, что возможны только два значения проекции магнитного момента:

Это означает, что магнитный момент атома ориентируется только в двух разрешённых направлениях относительно магнитного поля.

Вывод опыта Штерна:

1. Магнитный момент атомов квантуется, то есть принимает не любые, а только определённые дискретные значения.

2. Проекция момента импульса и магнитного момента на выбранное направление может иметь только определённые значения.

3. Электрон обладает собственным моментом импульса — спином.

4. Атомные системы подчиняются законам квантовой механики, а не классической физики.

5. Опыт Штерна — одно из экспериментальных подтверждений существования квантовых состояний и пространственного квантования.