PERCOBAAN STERN-GERLACH Percobaan Stern

PERCOBAAN STERN-GERLACH
Percobaan Stern-Gerlach dilakukan pada tahun 1921, di mana seberkas atom perak dengan
momentum sudut total nol dilewatkan melalui suatu medan magnet tidak homogen dan
dijatuhkan pada pelat foto, dan setiap pembelokan berkas ketika medan magnet dikenakan diukur
dengan pelat foto seperti pada gambar di bawah ini.
Tungku
Berkas atom
perak
Pelat
fotografik
Medan magnetk
Tak homogen
Medan pola klasik
Medan pola sebenarnya
Kutub
magnet
Gambar. Eksperimen Stern-Gerlach
Penggunaan medan magnet tidak homogen bertujuan untuk menghasilkan gaya
pembelokan pada setiap moment magnet yang berada dalam berkas tersebut. Jika yang
digunakan magnet homogen maka tiap momen magnet tidak akan mengalami gaya pembelokan
tetapi torsi. Sedangkan dalam medan magnet tidak homogen, tiap-tiap momen magnet  , maka
gaya totalnya adalah:
Fz   s cos 
dB
dZ
Dengan  adalah sudut antara  s dan B, sedangkan
dB
adalah gradien medan magnet.
dZ
Percobaan Stern-Gerlach diperoleh bahwa ketika berkas menumbuk pelat, kemudian
pelat tersebut memisah ke dalam dua bagian tidak sama di mana dalam hal ini elektron dalam
keadaan S, yaitu tanpa momentum sudut orbital, m mempunyai momen magnetik. Atom-atom
memiliki momentum sudut total nol, maka momen magnet yang berkaitan dengan gerak orbital
elektronnya adalah nol. Selain berputar pada orbitnya elektron juga berputar pada poros seperti
rotasi bumi. Perputaran terhadap poros pada elektron sendiri ini disebut spin, perputaran ini
memiliki momentum sudut yaitu momentum sudut spin S. Akibatnya elektron memiliki momen
magnetik spin  s , yang besarnya adalah:
s  gs
e
S
2me
Tetapan
g s = 2,0024 dan disebut hasil bagi (ratio), giromagnetik. Eksperimen Stern-
Gerlach mendapatkan bahwa berkas terpisah menjadi dua, berarti ada dua harga S z . Untuk
momentum sudut S ada (2 s +1)harga m s hanya ada dua, yaitu 2S =1 =2 atau S = ½.. Jadi
eksperimen Stern-Gerlach menyatakan bahwa bilangan kuantum spin S = ½. Elektron adalah
sebuah partikel dengan spin ½, harga momentum sudut spin adalah:
S
1 1

  1 h 
2 2

1
h
4
Dan komponen momentum S z = 
DERET BALMER
1
h
2