近代斯特恩-盖拉赫实验过程回顾(7),物理教学论文

　　如图 6,斯特恩、盖拉赫两人观察到的分裂轨迹，应归因于银原子体系中电子自旋磁矩受到外磁场的作用，而非轨道角动量磁矩。如果不考虑自旋，l = 0,轨道角动量磁矩为零，则两人观察的结果应为连续集中的轨迹。
　　

　　
　　因为磁矩与角动量满足

为旋磁比），所以当角动量磁矩空间取向量子化时，则必定推出角动量空间取向量子化。事实上，斯特恩 -盖拉赫实验证明了角动量空间取向量子化。
　　
　　经量子力学的不断完善，人们认识到自旋是电子的内禀属性，所以自旋角动量也称内禀角动量。也因此，在1927 年，泡利宣布“现在我毫无别法，只能无条件投降了”[12],将自旋应用到量子力学体系中。同年，弗莱塞在实验中发现银、氢和钠原子的轨道角动量为零，直接证明了斯特恩- 盖拉赫实验是归因于电子的自旋[2].
　　
　　如果说斯特恩 -盖拉赫实验原理是建立在拉莫尔理论和旧量子理论的基础上，是对经典力学的否定，是量子力学的理论引导；那么塞曼效应与反常塞曼效应则应该是量子力学的事实体现。反常塞曼效应不断鞭策着斯特恩 -盖拉赫实验结果逐渐趋于正确的理论解释。塞曼效应及反常塞曼效应和斯特恩- 盖拉赫实验均是电子自旋实际存在的直接证据。
　　
　　4 小结
　　
　　斯特恩力图通过用斯特恩 -盖拉赫实验---在经典理论中引入普朗克常量 h,即将拉莫尔理论与玻尔 -索末菲理论结合---在经典理论与空间量子论之间做出抉择。实验结果碰巧与玻尔- 索末菲理论如出一辙，这使得斯特恩、盖拉赫两人坚信自己验证了空间量子论。而之后一系列问题的出现，使斯特恩 -盖拉赫实验在希望中饱受争议。 1925 年到1927年，泡利不相容原理、电子自旋、朗德因子等概念的提出，构建起的量子力学体系不断完善，斯特恩- 盖拉赫实验的真相才被揭晓---斯特恩- 盖拉赫实验的原理实质是因为电子自旋。自此，角动量空间取向量子化的概念取代空间量子化的概念，量子论走上了新台阶。
　　
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