斯特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn).ppt

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1、斯特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn)施特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn)是德國物理學(xué)家奧托·施特恩和瓦爾特·蓋拉赫為證實(shí)原子角動(dòng)量量子化于1921年到1922年期間完成的一個(gè)著名實(shí)驗(yàn)。如圖所示，施特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn)設(shè)法令高溫的銀原子從高溫爐中射出，經(jīng)狹縫準(zhǔn)直后形成一個(gè)原子射線束，而后銀原子射線束通過一個(gè)不均勻的磁場(chǎng)區(qū)域，射線束在磁場(chǎng)作用下發(fā)生偏折，最后落在屏上。如果原子磁矩的方向是可以任意取向的，則屏上形成一片黑斑。而實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)屏上形成了幾條清晰的黑斑，表明銀原子的磁矩只能取幾個(gè)特定的方向，從而驗(yàn)證了原子角動(dòng)量的投影是量子化的。施特恩-蓋拉

2、赫實(shí)驗(yàn)是歷史上第一次直接觀察到原子磁矩取矢量子化的實(shí)驗(yàn)。非均勻磁場(chǎng)由于高溫爐中的溫度不足以令大多數(shù)原子從基態(tài)激發(fā)到激發(fā)態(tài)，施特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn)主要顯示的是基態(tài)原子的角動(dòng)量和磁矩。如果只考慮原子的軌道角動(dòng)量，屏上斑紋的條數(shù)應(yīng)當(dāng)是2l+1，其中l(wèi)是角量子數(shù)。對(duì)于鋰、鈉、鉀、金、銀、銅等原子，實(shí)驗(yàn)得到了兩條斑紋，反推角量子數(shù)是1/2。而根據(jù)當(dāng)時(shí)的理論，角量子數(shù)只能取整數(shù)，因此施特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn)顯示，原子中不只有軌道角動(dòng)量，還應(yīng)當(dāng)有其他形式的角動(dòng)量。此外，對(duì)氧原子所做施特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn)得到5條斑紋，反推角量子數(shù)

3、為2，與當(dāng)時(shí)的理論不符。量子性質(zhì)存在自旋角動(dòng)量，是內(nèi)稟物理量（與時(shí)空無關(guān)）；自旋角動(dòng)量的取值不連續(xù)；磁場(chǎng)起的是測(cè)量作用。級(jí)聯(lián)斯特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn)入射原子束先后經(jīng)過2個(gè)Z方向的磁場(chǎng)。在第二個(gè)磁場(chǎng)之前有確定值，故在磁場(chǎng)中原子感受的力是確定的，在第二個(gè)磁場(chǎng)之后仍然有確定值。讓入射原子束經(jīng)過Z和X方向的兩個(gè)磁場(chǎng)。在第二個(gè)磁場(chǎng)中原子感受的力。在第二個(gè)磁場(chǎng)之后觀測(cè)到原子束分裂，說明在第二個(gè)磁場(chǎng)之前有兩個(gè)值和兩個(gè)分量讓入射原子束經(jīng)過Z、X和Z方向的三個(gè)磁場(chǎng)。最后觀測(cè)到有和兩個(gè)分量，說明在第三個(gè)磁場(chǎng)之前有兩個(gè)值和兩個(gè)分

4、量。量子性質(zhì)當(dāng)有確定值時(shí)，沒有確定值。和不能同時(shí)有確定值。當(dāng)有確定值時(shí)，沒有確定值。和不能同時(shí)有確定值。