Calculadora de deflexão Stern-Gerlach

Calculadora de deflexão Stern-Gerlach | Ferramenta online grátis | Elysia Tools

Guia de uso da ferramenta

Veja quando usar esta ferramenta, o que ela suporta e como os usuários a aplicam.

Fatos principais

Categoria: Science & Education
Tipos de entrada: number
Tipo de saída: text
Cobertura de exemplos: 4
API pronta: Sim

Visão geral

A Calculadora de deflexão Stern-Gerlach calcula a aceleração e o desvio espacial sofrido por feixes atômicos de spin 1/2 ao cruzarem um gradiente de campo magnético não homogêneo. A ferramenta modela a trajetória dentro do ímã e na região de deriva livre até o anteparo, fornecendo os valores de deflexão individual e a separação total entre as componentes de spin.

Quando usar

Simular ou verificar resultados teóricos e práticos do experimento histórico de Stern-Gerlach.
Dimensionar parâmetros experimentais como gradiente de campo (dB/dz), comprimento do ímã e distância até o anteparo.
Analisar o impacto da velocidade térmica e da massa atômica na separação física dos feixes quantizados.

Como funciona

1Informe o gradiente do campo magnético (dB/dz), o comprimento do ímã e a distância de deriva até o anteparo.
2Defina os parâmetros da partícula, incluindo a velocidade do feixe, o momento magnético em magnetons de Bohr (μB) e a massa atômica em unidades de massa atômica (u).
3A ferramenta calcula a força magnética F = μ_z · (dB/dz), a aceleração transversal a = F/m e a deflexão resultante z = a · [(L/v)²/2 + L·D/v²], exibindo a separação total de 2z.

Casos de uso

Demonstração didática de mecânica quântica e quantização espacial em cursos de física.
Planejamento de experimentos laboratoriais de separação de feixes atômicos ou moleculares.
Estudo comparativo da sensibilidade de deflexão magnética variando espécies atômicas e perfis de velocidade.

Exemplos

1. Reprodução histórica do feixe de prata

Professor de Física Moderna

Contexto

Preparação de material didático para ilustrar a medição direta do spin eletrônico em átomos de prata.

Problema

Calcular a distância entre as manchas no anteparo usando os parâmetros clássicos do experimento de 1922.

Como usar

Insira 1000 T/m de gradiente, ímã de 3.5 cm, deriva de 20 cm, átomos de prata com massa de 107.8682 u a 500 m/s e momento de 1 μB.

Gradiente: 1000 T/m, Ímã: 3.5 cm, Velocidade: 500 m/s, Deriva: 20 cm, Momento: 1 μB, Massa: 107.8682 u

Resultado

Cada ramo sofre deflexão de ~1.58 mm, totalizando uma separação visível de 3.15 mm entre as duas manchas no anteparo.

2. Análise de sensibilidade térmica da velocidade

Pesquisador de Laboratório de Óptica Quântica

Contexto

Avaliação da dispersão do feixe atômico devido ao aumento de temperatura na fonte térmica de evaporação.

Problema

Verificar a perda de separação angular ao aumentar a velocidade média dos átomos para 1000 m/s.

Como usar

Mantenha o gradiente em 1000 T/m e as dimensões geométricas, alterando a velocidade para 1000 m/s.

Perguntas frequentes

Como a velocidade do átomo afeta a separação do feixe?

A deflexão é inversamente proporcional ao quadrado da velocidade (1/v²); dobrar a velocidade reduz a separação para cerca de um quarto.

Quais unidades são utilizadas para a massa atômica e o momento magnético?

A massa atômica é inserida em unidades de massa atômica unificada (u) e o momento magnético é definido em múltiplos do magneton de Bohr (μB).

O cálculo considera a deflexão apenas dentro do ímã?

Não, o modelo inclui tanto a curvatura acelerada dentro do ímã (L) quanto o deslocamento linear na zona de deriva livre (D).

Por que o resultado prevê duas manchas em vez de uma linha contínua?

Átomos com spin 1/2 possuem apenas duas projeções quantizadas de momento magnético (+μz e -μz), gerando duas trajetórias discretas.

Posso calcular a deflexão para elementos diferentes da prata?

Gradiente: 1000 T/m, Ímã: 3.5 cm, Velocidade: 1000 m/s, Deriva: 20 cm, Momento: 1 μB, Massa: 107.8682 u

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Fatos principais

Visão geral

Quando usar

Como funciona

Casos de uso

Exemplos

1. Reprodução histórica do feixe de prata

2. Análise de sensibilidade térmica da velocidade

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