ניסוי שטרן-גרלך

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
בניסוי שטרן-גרלך אלומת חלקיקים לא מקוטבים (בעלי ספין ממוצע 0) עוברת דרך שדה מגנטי הגורם לפיצול מרחבי שלהם בכיוונים שונים

ניסוי שטרן-גרלך (Stern-Gerlach experiment) הוא ניסוי חשוב בתחום הפיזיקה האטומית ותורת הקוונטים שבוצע על ידי הפיזיקאים הגרמנים אוטו שטרן ווולטר גרלך בשנת 1922. הניסוי הראה כי לאטומים תנע זוויתי בדיד וגם כי לאלקטרון יש ספין. הניסוי משמש לעתים להדגמת עקרונות מסוימים של תורת הקוונטים.

ניסוי שטרן-גרלך -
אטומים עוברים דרך אזור עם שדה מגנטי לא אחיד ומוסטים ממסלולם. קלאסית התפלגות הפגיעות בגלאי אמורה הייתה להיות רציפה (ירוק), אך בפועל כך הסתבר, התפלגו האטומים סביב 2 ערכים (כחול).

הניסוי מתבסס על כך ששדה מגנטי לא אחיד מפעיל כוח על גופים בעלי מומנט מגנטי העוברים דרכו. כוח זה נתון קלאסית על ידי \vec F = \vec\nabla(\vec \mu\cdot\vec B). כך שעל ידי העברת חלקיקים דרך אזור בו יש שדה מגנטי בעל גרדיאנט ידוע, ניתן למדוד בעזרת הסטייה שלהם מן המסלול המקורי את המומנט המגנטי שלהם בכיוון מסוים. מומנט מגנטי זה תלוי בתנע הזוויתי של החלקיקים. קלאסית, התנע הזוויתי (בכיוון מסוים) יכול לקבל רצף של ערכים, והתפלגות פגיעות החלקיקים בגלאי אמורה לשקף זאת.

בניסוי הועברה אלומה של אטומי כסף, דרך אזור עם שדה מגנטי לא אחיד. התפלגות החלקיקים שהתקבלה בגלאי הייתה מרוכזת סביב שני ערכי תנע זוויתי בלבד, \pm \frac{\hbar}{2} . המסקנה מתוצאה זו היא שהתנע הזוויתי אינו רציף, ומקבל ערכים בדידים. כמו כן ניתן להסיק כי לאלקטרון יש ספין (תנע זוויתי אינטרינזי), כיוון שהתנע הזוויתי המרחבי הכולל של אטום כסף הוא אפס (לאטום זה קליפות מלאות ואלקטרון יחיד בתת הקליפה 5s).

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]