斯特恩-盖拉赫实验的实验证实

实验装置：使银原子在电炉内蒸发射出，通过狭缝S1、S2形成细束，经过一个抽成真空的不均匀的磁场区域 （磁场垂直于射束方向），最后到达照相底片上。显像后的底片上出现了两条黑斑，表示银原子经过不均匀磁场区域时分成了两束。　根据实验中的炉温、磁极长度、横向不均匀磁场的梯度和原子束偏离中心的位移，可计算出原子磁矩在磁场方向上分量的大小。当时测得银、铜、金和碱金属的原子磁矩分量的大小都等于一个玻尔磁子，它们的原子束都只分裂为对称的两束。实验结果说明，原子在磁场中不能任意取向，证实了A索末菲和P德拜在1916年建立的原子的角动量在空间某特殊方向上取向量子化的理论。

斯特恩－革拉赫实验（Stern-Gerlach experiment）是首次证实原子 在磁场中取向量子化的著名实验，证实了原子角动量的量子化。由奥托·斯特恩和瓦尔特·格拉赫在1922年完成12，奥托·斯特恩因此获得1943年诺贝尔物理学奖（期间担任美国加州大学伯克利分校物理学教授，后在该校退休）3。

　　1、第一章刚体的定轴转动

　（1）目的要求：

　理解转动惯量，掌握刚体绕定轴转动定理；理解力矩的功和转动动能，动量矩和动量矩守恒定律。能熟练运用其分析和计算有关刚体定轴转动的力学问题。

　（2）教学内容：

　①刚体的转动惯量，刚体绕定轴转动定理。

　②刚体的力矩的功和转动动能。

　③刚体的动量矩和动量矩守恒定律。

　2、第二章气体分子运动论

　（1）目的要求：

　①掌握理想气体状态方程。理解气体的状态参量，平衡态，理想气体内能概念。2理解理想气体的压强和温度的统计解释。

　②理解能量自由度均分原理；理解麦克斯韦速率分布律；了解玻耳兹曼分布律，平均碰撞频率和自由程概念。

　（2）教学内容：

　理想气体状态程与理想气体的压强；能量自由度均分原理；麦克斯韦速率分布律；玻耳兹曼分布律；平均碰撞频率和自由程。

　3、第三章热力学

　（1）目的要求：

　①掌握热力学第一定律及其有关概念（内能、功和能量）。能熟练运用热力学第一定律计算理想气体等值过程和绝热过程的内能、功和能量。

　②理解气体的摩尔热容量概念。

　③能计算理想气体准静态循环过程如卡诺循环的效率等。

　④理解热力学第二定律的两种表述。理解可逆过程和不可逆过程，熵，热力学第二定律的统计意义。

　（2）教学内容：

　①热力学平衡态和气体物态方程；

　②气体分子的统计分布规律；

　③气体内运输过程；

　④热力学第一定律对理想气体等值过程和绝热过程的应用；

　⑤热力学第二定律，可逆过程和不可逆过程及熵；

　⑥固体和液体的性质；

　⑦相变。

　4、第四章真空中的静电场

　（1）目的要求：

　①掌握电场强度，电场强度叠加原理；

　②掌握电力线，电通量，真空中的高斯定理；能熟练运用叠加原理计算一维或简单二维问题的电场强度，能熟练运用高斯定理计算具有一定对称性（球、轴和面对称性）的电场分布。

　③掌握电场力的功。理解电场强度的环流。

　④掌握电势差，电势，电势迭加原理及电势（能）与电势（能）差的计算。理解等势面。了解电场强度与电势梯度的关系。

　（2）教学内容：

　①电场，电场强度叠加原理；

　②高斯定理；

　③静电场环流定理，及电势；电场强度与电势梯度的关系；

　④带电粒子在静电场中的运动。

　5、第五章稳恒磁场

　（1）目的要求：

　①掌握磁感应强度。磁通量；磁场中的高斯定理；

　②理解毕奥—沙伐定律。。能利用其计算磁感应强度；

　③理解安培力和洛仑兹力，载流线圈的磁矩，磁场对载流线圈的作用力矩。磁力功，能进行有关计算。

　④了解带电粒子在电磁场中的运动,了解霍尔效应。

　⑤掌握法拉第电磁感应定律，楞次定律，电磁感应现象与能量守恒定律的关系。动生电动势，用电子理论解释动生电动势。

　（2）教学内容：

　①磁场中的高斯定理；

　②毕奥—沙伐定律；

　③安培环路定律；

　④磁场对载流线圈的作用，霍尔效应；

　⑤法拉第电磁感应定律，楞次定律，电磁感应现象。

　6、第六章机械振动与波

　（1）目的要求：

　①掌握谐振动及其特征量（频率、周期、振幅和周相），

　②掌握旋转矢量法。能建立谐振动运动学方程。理解谐振动的能量；

　③了解阻尼振动、受迫振动、共振。掌握同方向同频率谐振动的合成；

　④理解，纵波和横波，波速、波频与波长的关系；

　⑤掌握平面简谐波方程的物理意义，能熟练建立平面简谐波方程或由波动方程求波长和波速等物理量；

　⑥了解波的能量、能流、能流密度；

　⑦理解惠更斯原理，波的迭加原理。能计算波的干涉加强和减弱位置；

　⑧了解驻波，了解多普勒效应。

　（2）教学内容：

　①谐振动运动学方程，旋转矢量法，同方向不同频率谐振动的合成；

　②机械波的产生和传播，惠更斯原理，波的迭加原理；

　③波的干涉、现象，驻波；

　④多普勒效应。

　7、第七章物理光学

　（1）目的要求：

　①理解光矢量。了解相干光的获得。

　②掌握杨氏双缝干涉。能计算光程与光程差，并能运用其分析与计算干涉条纹位置，处理等厚干涉（劈尖牛顿环）。

　③理解等倾干涉。了解迈克耳逊干涉仪。

　④理解惠更斯――菲涅耳原理。能计算和确定单缝衍射条纹位置和宽度，

　⑤理解半波带法。理解，能根据光栅方程计算光栅衍射主极大明条纹位置。理解光学仪器的分辨率，能进行有关计算。

　⑥了解伦琴射线的衍射，布喇格公式。

　⑦理解自然光和偏振光，马吕斯定律，反射光和折射光的偏振，布儒斯特定律。

　⑧了解单轴晶体中光的双折射。

　（2）教学内容：

　①光的干涉；

　②光的衍射；

　③几何光学的基本原理；

　④光学仪器的基本原理；

　⑤光的偏振；

　⑥光的吸收、散射和色散；

　⑦光的量子性

　⑧现代光学基础。

　8、第八章量子物理基础

　（1）目的要求：

　①理解原子的核模型。原子光谱的规律性。玻尔氢原子理论。能级。理解德布罗意假设并能计算波长与频率。

　②理解实物粒子的波粒二象性。理解不确定性关系。了解电子衍射实验。

　③理解波函数及其统计解释。了解薛定谔方程。了解氢原子能量量子化、解动量量子化、空间量子化。了解斯特恩—盖拉赫实验。了解电子自旋及四个量子数。

　④了解产生激光的基本原理。激光的特性。

　（2）教学内容：

　①原子光谱的规律性。玻尔氢原子理论；

　②实物粒子的波粒二象性，理解不确定性关系；

　③薛定谔方程，电子自旋及四个量子数；

　④激光及激光器。

自旋，即是由粒子内禀角动量引起的内禀运动。在量子力学中，自旋（英语：Spin）是粒子所具有的内禀性质，其运算规则类似于经典力学的角动量，并因此产生一个磁场。虽然有时会与经典力学中的自转（例如行星公转时同时进行的自转）相类比，但实际上本质是迥异的。

经典概念中的自转，是物体对于其质心的旋转，比如地球每日的自转是顺着一个通过地心的极轴所作的转动。自旋是微观粒子的一种性质。自旋为半整数的费米子都服从泡利不相容原理，而玻色子都不遵从泡利原理。

扩展资料

基本粒子，对于像光子、电子、各种夸克这样的基本粒子，理论和实验研究都已经发现它们所具有的自旋无法解释为它们所包含的更小单元围绕质心的自转。由于这些不可再分的基本粒子可以认为是真正的点粒子，因此自旋与质量、电量一样，是基本粒子的内禀性质。

对于像质子、中子及原子核这样的亚原子粒子，自旋通常是指总的角动量，即亚原子粒子的自旋角动量和轨道角动量的总和。亚原子粒子的自旋与其它角动量都遵循同样的量子化条件。

——自旋

斯特恩早年的研究是在理论物理领域，在统计热力学与量子理论方面有一些重要论文；从1919年他开始转向实验物理，由他研发和使用的分子束方法成为研究分子、原子、原子核性质的有力工具，该方法最初的意图是为了证明气体速率分布的麦克斯韦定律 。1922年他同瓦尔特·盖拉赫合作，做了磁场对磁矩的作用力使原子发生偏转的斯特恩-盖拉赫实验，而后又测量了包括质子在内的亚原子粒子的磁矩；1929年的氢、氦射线衍射实验是对原子和分子的波性质的精彩演示 。