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Inicio/Química/Experimento de Stern-Gerlach

Experimento de Stern-Gerlach

Haz de átomos de plata en un campo magnético no uniforme: dos componentes, S_z = ±ℏ/2.

Haz atómico

2.2/s
1×

Cada átomo recibe un espín aleatorio ±½; el campo acopla **μ·B**. Es un modelo cualitativo, no una trayectoria de la ecuación de la fuerza.

Magnitudes medidas

Detectado +z0
Detectado −z0
Fracción +z—

Sobre el modelo

Experimento de Stern-Gerlach: un haz de átomos de plata atraviesa un campo magnético no uniforme y se parte en dos componentes. La proyección del espín sobre el eje del campo está cuantizada, S_z = ±ℏ/2; no hay el abanico clásico de proyecciones. Un haz no polarizado da fracciones casi iguales en los dos detectores. A cada átomo se le asigna al azar el resultado ±½; la desviación es esquemática: no se resuelven las trayectorias a partir de F = ∇(μ·B). La página vecina con dos aparatos calcula las probabilidades cos²(θ/2) después del filtro.

Para quién: Bachillerato y curso de física moderna: cuantización del espín y experimento de Stern-Gerlach.

Conceptos clave

  • experimento de Stern-Gerlach
  • espín ½
  • proyección del espín
  • campo magnético no uniforme
  • cuantización del momento angular

Cómo funciona

Flujo no polarizado de átomos: tras la zona del gradiente de B a cada uno se le asigna al azar el resultado ±½ y los contadores convergen a 50/50. Es un esquema de aula del desdoblamiento, no las trayectorias de la ecuación de la fuerza.

Preguntas frecuentes

¿Por qué en la pantalla hay dos rayas y no una mancha continua?
Un momento magnético clásico daría un abanico continuo de proyecciones. En el espín ½ solo caben dos valores de S_z, así que el haz se parte en dos.
¿Resuelve el movimiento en el campo μ·∇B?
No. Los resultados ±½ son discretos y las trayectorias están dibujadas de forma esquemática. El tratamiento completo es un paquete de ondas o una semiclásica con la fuerza sobre el dipolo.
¿Por qué se usa plata y no electrones libres?
En el experimento histórico Stern y Gerlach hacían pasar átomos neutros de Ag: el momento orbital del estado fundamental es cero y el desdoblamiento viene del espín del electrón de valencia. Sobre un electrón cargado actúa con intensidad la fuerza de Lorentz.