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요약 독일의 물리학자 오토 슈테른과 발터 게를라흐에 의해 실시된 실험(1920~21).
자기극성에 따른 원자 또는 원자구성 입자들의 공간적 방향이 제한되는 것을 증명한 실험이다. 이 실험에서는 중성 은(銀) 원자들의 빔이 몇 개의 정렬된 슬릿을 통하고 균일하지 않은 자기장을 통과한 뒤 차가운 유리판 위를 향하게 했다. 전기적으로 중성인 은 원자는 실제로는 원자자석이다. 쌍을 이루지 못한 전자의 스핀은 조그만 나침반의 바늘처럼 원자가 남극과 북극을 가지게 한다.
균일한 자기장에서는 원자자석, 즉 자기쌍극자는 외부자기장 안에서 원자가 운동할 때 세차운동만을 한다. 균일하지 않은 자기장에서는 두 극에 작용하는 힘들이 같지 않아서 은 원자의 경도는 약한 합력에 의해 휘어진다. 휘어지는 정도와 방향은 균일하지 않은 자기장 안에 있는 쌍극자의 방향과의 관계에 따라서 변한다. 균일하지 않은 자기장이 없는 경우에 기구를 통과한 중성 은 원자들의 빔은 판 위에 슬릿 모양으로 하나의 가는 선을 만들어낸다. 균일하지 않은 자기장이 가해지면 그 가는 선은 2가지 서로 반대되는 방향에 해당하는 세로의 두 선으로 갈라진다.
만약 은 원자들이 공간적으로 임의의 방향을 가지고 있다면 판 위의 그 자취는 은 원자들의 여러 서로 다른 휘어짐에 해당하는 넓은 면적으로 벌어질 것이다. 공간 양자화라고 부르는 이러한 제한된 방향은 그들이 균일하지 않은 적당한 자기장 안에 있을 때, 0이 아닌 스핀(각운동량)을 가지는 다른 원자들과 원자구성입자들에서도 그들과 관련된 자기극성에 따라서 나타난다.
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[Daum백과] 슈테른-게를라흐 실험 – 다음백과, Daum
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