опыт, экспериментально подтвердивший, что атомы обладают магнитным моментом, проекция которого на направление внешнего магнитного поля принимает лишь определённые значения (пространственно квантована). Осуществлен в 1922 О.
Штерном и немецким физиком В. Герлахом (W. Gerlach), которые исследовали прохождение пучка атомов Ag (а затем и др. элементов) в сильно неоднородном магнитном поле (см.
рис.) с целью проверки теоретически полученной формулы пространств. квантования проекции μ
z на направление
Z магнитного момента атома μ
o: μ
z=μ
om (
т = 0±1,...).
На атом, обладающий магнитным моментом и движущийся в неоднородном вдоль
Z магнитном поле
Н, действует сила
F= μ
z дН/дZ, которая отклоняет его от первоначального направления движения. Если проекция магнитного момента атома могла бы изменяться непрерывно, то на пластинке
П наблюдалась бы размытая широкая полоса. Однако в Ш.- Г. о. было обнаружено расщепление пучка атомов на 2 компоненты, симметрично смещенные относительно первичного направления распространения на величину Δ - на пластинке появлялись две узкие полосы. Это указывало на то, что проекция магнитного момента атома μ
z на направление поля
Н принимает только два отличающиеся знаком значения ±μ
o, т. е. μ
o ориентируется вдоль
Н и в противоположном направлении. Величина магнитного момента атома μ
о, измеренная в опыте по смещению Δ, оказалась равной
Бора магнетону.
Ш.-Г. о. сыграл большую роль в дальнейшем развитии представлений об электроне. Согласно квантовой теории Бора - Зоммерфельда, орбитальный и, следовательно, магнитный моменты используемых в опыте атомов с одним электроном во внешней оболочке равны нулю, поэтому такие атомы не должны были бы вообще отклоняться магнитным полем. Ш.-Г. о., показавший, что эти атомы вопреки теории обладают магнитным моментом, а также другие более ранние эксперименты привели в 1925 Дж. Ю.
Уленбека и С.
Гаудсмита к гипотезе существования собственного механического момента электрона -
Спина
.
Лит.: Зоммерфельд А., Строение атома и спектры, пер. с нем., т. 1, М., 1956; Шпольский Э. В., Атомная физика, 4 изд., т. 2, М., 1974.
А. В. Колпаков.
Схема опыта Штерна-Герлаха: И - источник атомов; К - щели, формирующие узкий пучок; N, S - полюса магнита, создающего постоянное неоднородное поле; П - пластинка, на которую оседают атомы; ∆ - величина отклонения пучка от первоначального направления. Опыт производится в вакууме.
