斯特恩盖拉赫实验为什么要用非均匀磁场？均匀磁场不行吗

Question

如题所述

Answer 1

带磁矩的磁体在匀强磁场中不受力而受力矩；该力矩使其磁矩m转向外磁场B的方向；
而非均匀磁场就不同了，相当于带磁矩的磁体其N极和S极受到的磁力的大小不一样,所以合力不为零，有沿磁场线方向的力。
因此，斯特恩盖-拉赫实验必须用非均匀磁场才能产生沿磁场线方向的力，才能使得银原子运动方向偏转。而均匀磁场只能产生转动力矩，此力矩不能使银原子运动方向偏转（只能使银原子磁矩m转向外磁场B的方向）。

Answer 2

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O.斯特恩和W.革拉赫在1921年完成。
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。