Die „Richtungsquantelung“ von Spins zeigte sich in einem Experiment von Otto Stern und Walther Gerlach im Jahr 1922 (siehe Abbildung): In einem speziellen Magnetfeld werden magnetische Teilchen umso weiter nach oben abgelenkt, je weiter ihr Nordpol nach oben zeigt, und umso weiter nach unten, je weiter ihr Nordpol nach unten zeigt. Bei einer waagerechten Ausrichtung der Pole findet keine Ablenkung statt. Nach der klassischen Physik würden wir erwarten, dass bei Teilchen, die sich durch die Apparatur bewegen, der Nordpole zufällig verteilt in alle möglichen Richtungen zeigen, und entsprechend auf dem Schirm auch alle möglichen Ablenkungen zu beobachten sind. Stern und Gerlach konnten aber bei einem Versuch mit Silber-Atomen nachweisen, dass sich nur genau zwei kleine Punkte auf dem Schirm ergeben.

Somit konnten sie die „Richtungsquantelung“ des Spins der Teilchen nachweisen: Der Spin von Silber-Atomen, kann, wie der von Elektronen, in einem Magnetfeld nur genau zwei Ausrichtungen einnehmen. Dadurch wird eine Hälfte der Teilchen nach oben, die andere Hälfte gleich weit nach unten abgelenkt und es entstehen zwei Punkte auf dem Schirm.