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Stern-Gerlach-Experiment
Das historische Stern-Gerlach-Experiment zum Nachweis des Elektronen-Spins wurde mit Silberatomen durchgeführt, die einen 2S1/2 Grundzustand besitzen. Somit sind der Gesamtdrehimpuls und das daran gekoppelte magnetische Moment ausschließlich durch den Spin bestimmt. Durchsetzt ein Strahl derartiger Atome ein inhomogenes Magnetfeld, so erfolgt aufgrund der erlaubten Spinzustände eine Aufspaltung in zwei Teilstrahlen, woraus sich Betrag und Richtung des magnetischen Moments der Atome bestimmen lassen. Im PHYWE-Experiment wird im Gegensatz zum klassischen Stern-Gerlach-Experiment Kalium verdampft. Aufgrund der wesentlich niedrigeren Verdampfungstemperatur besitzen die Atome eine geringe thermische Geschwindigkeit. Somit können sie wegen der größeren Verweilzeit im magnetischen Feld leichter abgelenkt werden. Von zusätzlichem Vorteil ist die elektrische Nachweisbarkeit des Kaliumatomstrahls. Der dazu verwendete Langmuir-Taylor-Detektor kann nur die Kaliumatome nachweisen, deren Ablenkung im Magnetfeld gerade die mechanische Drehung des magnetischen Analysators kompensiert. Als Messgröße wird so bei einem Magnetfeld konstanter Stärke die Anzahl der detektierten Atome (proportional zum Detektorstrom) in Abhängigkeit der mechanischen Drehung erhalten. Die Auftragung dieser Größen gegeneinander ist in Übereinstimmung mit den diskreten Einstellmöglichkeiten des Atomspins.
Der kompakte und leicht bedienbare Versuchsaufbau besteht aus der Stern-Gerlach-Apparatur 09054.88, dem fahrbaren Hochvakuumpumpstand 09059.93, dem Schrittmotor für Stern-Gerlach-Apparatur 09054.06 sowie zusätzlich erforderlichen elektrischen Mess- und Versorgungsgeräten. Das Betriebsgerät zum Schrittmotor besitzt eine RS232 Schnittstelle zum Computer. Neben den Schrittmotordaten (Drehung des magnetischen Analysators) kann das Betriebsgerät auch den Detektorstrom aufzeichnen und an den Computer weitergeben. Daher können die relevanten Abhängigkeiten direkt am Computer dargestellt werden.
| Artikel-Nr. | Artikelbezeichnung |
|---|---|
| P2511101 | Stern-Gerlach |
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