瓦特·斯特恩是如何证实反磁性现象的？

瓦特·斯特恩是德国物理学家，他在1922年至1923年期间与他的同事格拉赫（Otto Stern）一起进行了一系列的实验，证实了反磁性现象的存在。这些实验被称为斯特恩-格拉赫实验。

反磁性是指某些物质在外加磁场的作用下，磁化强度与磁场强度成反比的现象。在斯特恩-格拉赫实验中，他们使用了原子束来观察这种反磁性。

在实验中，斯特恩和格拉赫首先制备了银原子束。他们将银原子通过热蒸发的方法蒸发出来，并通过适当的光学系统使其成为一束狭窄的原子束。

然后，他们将这束原子束通过一个非均匀的磁场中。这个磁场是由一对互相垂直的磁极产生的，形成了一个非常强大的非均匀磁场区域。

斯特恩和格拉赫发现，当原子束通过这个非均匀磁场时，原子束会发生偏折。根据经典物理学的理论，由于银原子拥有自旋角动量，理论上预计应该存在两个可能的偏转方向。

然而，与经典物理学的预期相反，实验观测到只存在两种不同的偏转方向，而没有中间的结果。这表明原子束的偏转是量子力学效应的结果，而不是经典物理学所能解释的。

斯特恩和格拉赫还发现，无论磁场的强度如何，银原子束的偏转角度总是保持在一个特定的范围内。这表明了反磁性现象的存在。

通过对实验数据的分析，斯特恩和格拉赫还得到了银原子的磁矩大小，并发现其与量子自旋数的关系。他们的实验结果与他们的量子力学理论计算相符合，验证了量子力学的有效性。

斯特恩-格拉赫实验的成功验证了量子力学理论，并为量子力学的发展做出了重要贡献。它使我们对物质的微观行为有了更深入的理解，并促进了后续对原子、分子和固体电子结构等领域的研究。

总的来说，瓦特·斯特恩通过斯特恩-格拉赫实验成功证实了反磁性现象的存在，并通过实验观测和理论计算揭示了银原子的磁矩大小与量子自旋数的关系，为量子力学的发展提供了重要的实验证据。