APARATO DE STERN-GERLACH

Funciones y uso

El experimento de Stern–Gerlach demuestra que la orientación espacial del momento angular está cuantizada. Han pasado más de 100 años desde que el experimento fue realizado por primera vez por Stern y Gerlach. Las posibilidades técnicas actuales permiten llevar a cabo este experimento con un dispositivo que es a la vez compacto y fácil de manejar.

El detector de Langmuir–Taylor consta de un hilo de tungsteno incandescente (aprox. 800 °C) que ioniza los átomos de potasio incidentes, ya que su energía de ionización es menor que el trabajo de salida del tungsteno. Los iones son acelerados por un campo eléctrico hacia un electrodo colector; la corriente es proporcional al número de átomos incidentes. Al desplazar el hilo transversalmente al haz, la intensidad puede medirse en función de la posición y de la intensidad del campo magnético.

Beneficios

El aparato de Stern–Gerlach de PHYWE presenta las siguientes ventajas:

• Conservación del principio de medición original, implementado conforme al estado actual de la técnica.
• Manejo y utilización considerablemente simplificados.
• Estructura claramente dispuesta.
• Ajuste sencillo.
• Resultados ilustrativos, medibles y calculables.
• Detector altamente sensible.
• El potasio es especialmente adecuado, ya que se evapora a baja temperatura (< 200 °C) y los depósitos pueden eliminarse fácilmente.
• El experimento se realiza habitualmente a 10⁻⁶ mbar, lo que permite un haz considerablemente mayor y evita los problemas de alineación del experimento histórico.
• Las bridas estandarizadas permiten abrir y cerrar el aparato en varios puntos para la experimentación, así como para la limpieza y el mantenimiento.

Especificaciones técnicas

El aparato de Stern–Gerlach se utiliza en el experimento de Stern–Gerlach (P2511101) y puede funcionar con la estación de bombeo de alto vacío sobre mesa con ruedas (09059-99).

El equipamiento del aparato de Stern–Gerlach incluye los siguientes componentes con sus datos técnicos:

• Horno de haz atómico
  • Evaporador de potasio calentado eléctricamente con dispositivo de ajuste y termopar
  • Material del horno: acero inoxidable
  • Temperatura del horno: aprox. 170 °C
  • Termopar: NiCr–Ni (tipo J)
• Sección transversal del haz atómico: 0,5 × 4 mm²
• Detector de Langmuir–Taylor
  • Detector de hilo calentado eléctricamente con colector, cilindro de apantallamiento y dispositivo de ajuste
  • Hilo detector de diámetro 0,25 mm, material: tungsteno
  • Temperatura de funcionamiento: máx. 1000 °C
  • El detector está montado de forma pivotante mediante un fuelle metálico y conectado al analizador de forma estanca al vacío
  • Movimiento del detector mediante guía de palanca precisa con ajuste micrométrico
• Analizador magnético
  • Zapatas polares especialmente conformadas de hierro puro magnéticamente blando, instaladas de forma estanca al vacío
  • Longitud de las zapatas polares: 70 mm
  • Ancho del entrehierro: 2 mm
• Conexión a la estación de bombeo mediante brida pequeña DN 40
• Dimensiones del aparato, altura × anchura × profundidad (mm): 150 × 870 × 165
• Peso: 5200 g