แนวคิดเหล่านี้รวมถึงแบบจำลองอะตอมในยุคแรกๆ ของ Niels Bohr ซึ่งเป็นหัวใจสำคัญของสิ่งที่ปัจจุบันเรียกว่า “ทฤษฎีควอนตัมแบบ เก่า” ปัจจุบันเป็นที่คุ้นเคยในฐานะตัวแทนพื้นฐานของอะตอม แบบจำลองบอร์อธิบายว่าอะตอมเป็นนิวเคลียสที่มีประจุบวกหนาแน่นซึ่งโคจรรอบด้วยอิเล็กตรอนที่มีประจุลบ
ตามฟิสิกส์คลาสสิก อิเล็กตรอนดังกล่าวควรแผ่พลังงานและหมุนวนเข้าสู่นิวเคลียสในเวลาไม่กี่พิโควินาที เนื่องจากสิ่งนั้นไม่ได้เกิดขึ้นจริง Bohr แก้ปัญหานี้โดยการจำกัดอิเล็กตรอนให้
อยู่ในวงโคจรของอะตอมที่เฉพาะเจาะจง ซึ่งเรียกกันทั่วไปว่าวงโคจร
การหาปริมาณวงโคจรทำให้บอร์สามารถอธิบายปรากฏการณ์ที่ทำให้นักฟิสิกส์และนักเคมีงงงวยมานานหลายทศวรรษ นั่นคือข้อเท็จจริงที่ว่าอะตอมดูดซับและเปล่งแสงเฉพาะในช่วงความยาวคลื่นแสงที่แยกจากกัน ในตอนแรกแบบจำลองของ Bohr ดูเหมือนจะเป็นความคิดที่ถูกต้อง เพราะมันทำให้เขาสามารถจำลองสูตรสำหรับความยาวคลื่นเหล่านี้ที่ได้รับมาในปี 1888 โดยJohannes Rydberg นักฟิสิกส์ ชาว สวีเดน สูตรRydbergให้ความยาวคลื่นเป็นชุดของจำนวนเต็ม ซึ่งตอนนี้เราเข้าใจว่าเป็นเลขควอนตัมหลักของออร์บิทัลของอะตอม
แต่เมื่อแบบจำลองของบอร์ได้รับการศึกษาและฝึกฝนโดยนักฟิสิกส์ชั้นนำในสมัยนั้น บางอย่างก็ปรากฏชัดขึ้น ผลที่ตามมาของการหาปริมาณของวงโคจร ปรากฏว่าส่วนประกอบของโมเมนตัมเชิงมุมของวงโคจรของอิเล็กตรอนในทิศทางใดทิศทางหนึ่งจะต้องถูกหาปริมาณด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ตามแบบจำลองของบอร์ อิเล็กตรอนในออร์บิทัลที่มีพลังงานต่ำที่สุดควรมีโมเมนตัมเชิงมุมเพียงสองค่าตามทิศทางใดก็ได้ ค่าเหล่านี้จะชี้ไปในทิศทางตรงกันข้ามในอวกาศ โดยไม่อนุญาตให้ใช้ค่ากลาง
ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า Space Quantization ซึ่งถูกมองว่าแปลกประหลาดยิ่งกว่าการหาปริมาณในวงโคจรเสียอีก ในความเป็นจริง Stern ไม่เชื่อในแบบจำลองของ Bohr มากเสียจนเขาสาบานว่าจะเลิกใช้ฟิสิกส์ถ้ามันพิสูจน์ได้ว่าถูกต้อง ในปี 1914 หลังจากที่สเติร์นแยกบริษัทกับไอน์สไตน์และเข้าร่วมในมหาวิทยาลัยแฟรงก์เฟิร์ตแห่งใหม่ เขามีโอกาสในทางปฏิบัติที่จะทดสอบการวัดปริมาณอวกาศ สเติร์นตระหนักว่าหากโมเมนตัมเชิงมุมของวงโคจรของอิเล็กตรอนแสดงปริมาณเชิงพื้นที่ โมเมนต์แม่เหล็กของอะตอมก็จะเป็นเช่นนั้นด้วย
ในตอนแรกงานของสเติร์นถูกรบกวนจากสงครามโลกครั้งที่หนึ่ง
เมื่อเขาเข้าประจำการในกองทัพเยอรมันในแนวรบรัสเซีย แต่เมื่อเขากลับมาที่แฟรงก์เฟิร์ต สเติร์นเริ่มทดลองเกี่ยวกับลำแสงของอะตอม ซึ่งเป็นไปได้ด้วยการประดิษฐ์ปั๊มสุญญากาศแบบแพร่ปรอทโดยนักฟิสิกส์ชาวเยอรมันWolfgang Gaedeในปี 1915 อุปกรณ์นี้ทำให้นักวิจัยสามารถสร้างสภาวะสุญญากาศสูงสำหรับ เป็นครั้งแรกที่อะตอมสามารถเดินทางตามความยาวของเครื่องมือทดลองโดยไม่เกิดการกระเจิงจากโมเลกุลของอากาศ
ในปี พ.ศ. 2463 สเติร์นเข้าร่วมในแฟรงก์เฟิร์ตโดยเกอร์แลค ผู้ซึ่งเช่นเดียวกับสเติร์นก็เคยร่วมรบในสงครามโลกครั้งที่หนึ่งเช่นกัน Gerlach ได้มีส่วนร่วมในการทดลองลำแสงปรมาณูด้วยความสนใจในคุณสมบัติของอะตอมในของแข็งแม่เหล็ก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Gerlach ต้องการดูว่าอะตอมมีโมเมนต์แม่เหล็กหรือไม่ และเริ่มคิดเกี่ยวกับการทดลองเกี่ยวกับลำแสงบิสมัทอะตอมที่เดินทางผ่านบริเวณที่มีสนามแม่เหล็กไม่เท่ากัน
หากอะตอมมีโมเมนต์แม่เหล็กแบบไดโพล Gerlach ให้เหตุผลว่าอะตอมจะได้รับแรงบิดเนื่องจากสนามแม่เหล็กและจะหมุน แต่ถ้าสนามแม่เหล็กไม่สม่ำเสมอ แรงที่ปลายด้านหนึ่งของไดโพลจะแรงกว่าแรงบิดที่ปลายด้านตรงข้าม นั่นจะนำไปสู่แรงลัพธ์บนอะตอม ซึ่งจะหักเหเมื่อมันบินผ่านสนามแม่เหล็กที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน – ด้วยขนาดของการเบี่ยงเบนจะเผยให้เห็นขนาดของโมเมนต์แม่เหล็กของอะตอม
ในปี 1921 สเติร์นตระหนักว่าการทดลองดังกล่าวจะเป็นวิธีที่ดีในการทดสอบการหาปริมาณอวกาศ หากอะตอมมีโมเมนต์แม่เหล็กที่สามารถชี้ไปในทิศทางใดก็ได้ (ตามที่ฟิสิกส์คลาสสิกแนะนำ) ลำแสงของอะตอมจะขยายออกอย่างต่อเนื่องเมื่อผ่านสนามแม่เหล็กที่ไม่สม่ำเสมอ อย่างไรก็ตาม หากโมเมนต์แม่เหล็กของอะตอมถูกวัดปริมาณในอวกาศ โดยชี้ไปในทิศทางตรงกันข้าม (ขึ้นและลง) ไปตามสนามที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน ลำแสงของอะตอมก็จะแยกออกเป็นสองส่วน
แนะนำ : รีวิวซีรี่ย์เกาหลี | ลายสัก | รีวิวร้านอาหาร | โทรศัพท์มือถือ ราคาถูก | เรื่องย่อหนัง
