자기장 속을 운동하는 하전입자의 각 운동량 벡터는 자기장 방향의 성분이 특정하게 불연속적인 값을 갖도록 방향을 잡는다는 방향양자화를 증명한 최초의 실험. 1921년 독일의 0. 스턴과 W. 게를라흐는 가열된 노에서 분출하는 은(銀)원자를 슬릿에 투과시켜 빔으로 만들고 세기가 급격히 증가하는 자기장을 밑에서 위로 걸었을 때 빔은 상하 두 방향으로 분리됨을 발견했다.

이는 빔을 유리판으로 막으면 상하 두 군데에 은원자가 부착되고 중간에서는 약간 흘러 내린 점으로 알려진 것이다[그림 1].

은원자의 바닥상태에서 전자의 각 운동량은 스핀뿐이므로 크기가 /2이고 자기장 방향의 성분은 +/2나 -/2가 된다.

는 플랑크 상수 h를 2π로 나눈 값이다.

전자는 작은 자석과 다름 없으므로 자기장 방향의 성분이 +/2일 때 그 N극은 아래로 향하고 S극은 위로 향한다.

따라서 자기장의 불균일로 인해 은원자에 하향의 힘이 작용해서 그 은원지의 경로는 아래로 휘어진다.

자기장의 성분이 -/2이면 은원자의 경로는 위로 휘어진다.

그래서 은원자의 빔은 2방향으로 분리된다는 생각이 오늘날의 견해이다.

실험한 당시에는 스핀이 발견되지 않았다.

두 사람은 A. 좀머펠트와 A. 란데가 내놓은「원자의 자기적인 심(芯)」의 방향양자화란 잘못된 이론을 기초로 하여 실험하고 해석했던 것이다.

공간양자화의 개념은 A. 아인슈타인과 P. 에른페스트가 강력히 반론을 제기했다.