Der erstmals 1921 durchgeführte Stern-Gerlach-Versuch (nach Otto Stern und Walther Gerlach) zeigt die Aufspaltung von atomaren Energieniveaus durch ein räumlich inhomogenes Magnetfeld. Dies beweist die Richtungsquantelung des Drehimpulses in der Quantenmechanik. Diese Aufspaltung tritt bei Elektronenzuständen auf, die über ein magnetisches Moment verfügen. Dies ist dann der Fall, wenn der aus Bahndrehimpuls und Spin zusammengesetzte Gesamtdrehimpuls des Elektrons in diesem Zustand nicht verschwindet.
Der Drehimpulsvektor und damit auch das magnetische Moment des Hüllenelektrons kann sich relativ zur Richtung des äußeren Magnetfelds genau in 2J + 1 Positionen befinden (J: Gesamtdrehimpulsquantenzahl). Silberatome haben im Grundzustand (J = 1/2) also zwei mögliche Orientierungen. Daher spaltet sich ein Strahl von Silberatomen in einem inhomogenen Magnetfeld in zwei Teilstrahlen auf, was mit einem Beobachtungsschirm sichtbar gemacht werden kann.
