- Richtungsquantelung
-
Als Richtungsquantelung wird ein grundlegendes Phänomen der Quantenmechanik bezeichnet, nach dem der Vektor eines Drehimpulses nur ganz bestimmte diskrete Richtungen bezüglich einer ausgezeichneten Achse, z. B. der Richtung eines Magnetfeldes, einnehmen kann.
Für einen Bahndrehimpuls mit der Quantenzahl J existieren 2J+1 mögliche Richtungen, denen die sog. magnetischen Quantenzahlen mit einem Wertebereich von -J bis +J in Schritten von 1 entsprechen.
Die Richtungsquantelung wurde erstmals 1922 im Stern-Gerlach-Versuch nachgewiesen. Bei einem Strahl von Silberatomen zeigte sich im inhomogenen Magnetfeld eine Aufspaltung in zwei Teilstrahlen. Ursache ist der Spin der Silberatome vom Wert S=1/2; für die Richtung gibt es 2S+1=2*1/2+1=2 Möglichkeiten (Multiplizität), entsprechend den beiden möglichen magnetischen Quantenzahlen -1/2 und +1/2.
Anwendungen
Eine technisch wichtige Anwendung findet die Richtungsquantelung in der Cäsium-Atomuhr, bei der ganz bestimmte Hyperfeinstruktur-Zustände durch ein Magnetfeld selektiert werden.
Wikimedia Foundation.
