нижнее белье для полных
მედიცინის კვლევები

   Велика Радянська Енциклопедія

Штарка ефект

   
 

Штарка ефект, розщеплення спектральних ліній в електричних полях. Відкритий в 1913 Й. Штарком при вивченні спектру атома водню. Спостерігається в спектрах атомів та ін квантових систем; є результатом зсуву та розщеплення на підрівні їх рівнів енергії під дією електричних полів (штарковское розщеплення, штарковскіе підрівні). Термін "Ш. е.." відносять не тільки до розщеплення спектральних ліній в електричних полях, а й до зсуву і розщепленню в них рівнів енергії.

Ш. е.. був пояснений на основі квантової механіки. Атом (або ін квантова система) в стані з певною енергією E набуває в зовнішньому електричному полі E ел доповнить. енергію D E внаслідок поляризуемости його електронної оболонки і виникнення індукованого дипольного моменту. Рівень енергії, якому відповідає одне можливе стан атома (невироджений рівень), в поле E ел матиме енергію E + D E, тобто зміститься. Різні стани виродженого рівня енергії можуть придбати різні додаткові енергії D Ea (a = 1, 2, ..., g де g - ступінь виродження рівня; см. Атом ). В результаті вироджений рівень розщеплюється на штарковскіе підрівні, число яких дорівнює числу різних значень D Ea. Так, рівень енергії атома із заданим значенням моменту кількості руху ? ( h - Планка постійна, J = 0, 1, 2, ..., квантове число повного моменту кількості руху) розщеплюється в електричному полі на підрівні, що характеризуються різними значеннями магнітного квантового числа mJ; (визначального величину проекції моменту М на напрям електричного поля), причому значенням - mJ і + mJ відповідає однакова доповнить. енергія D E, тому всі штарковскіе підрівні (крім підрівня з m = 0) виявляються двічі виродженими (на відміну від розщеплення в магнітному полі, де все підрівні НЕ виродилися; см. Зеемана ефект ).

Розрізняють лінійний Ш. е.., коли D E ? пропорційно E ел ( рис. 1 ), і квадратичний Ш. е.., коли D E пропорційно ? ( рис. 2 ). В першому випадку картина розщеплення рівнів енергії і що виходять при переходах між ними спектральних ліній симетрична, в другому ? несиметрична.

Лінійний Ш. е.. характерний для водню в не надто сильних полях (в полях ~ 10 4 в / см він становить тисячні частки ев ). Рівень енергії атома водню із заданим значенням головного квантового числа n симетрично розщеплюється на 2 n - 1 рівновіддалених підрівнів (рис. 1 відповідає n = 3,2 n - 1 = 5). Компоненти розщепити в поле E спектральної лінії поляризовані. Якщо E орієнтоване перпендикулярно до спостерігача, то частина компонент поляризована поздовжньо (p-компоненти), решта - поперечно (s-компоненти). При спостереженні вздовж напрямку поля p-компоненти не з'являються, а на місці s-компонент виникають неполяризовані компоненти. Інтенсивності різних компонент різні. На рис. 3 показано розщеплення в результаті Ш. е.. спектральної лінії водню Н a (головний лінії Бальмера серії ).

Лінійний Ш. е.. спостерігається також в водородоподобних атомах (Не +, Li 2 +, B 3 +, ...) і для сильно збуджених рівнів ін атомів (у ряді випадків Ш. е.. призводить до появи заборонених ліній ). Типовим для багатоелектронних атомів є квадратичний Ш. е.. з асиметричною картиною розщеплення. Величина квадратичного ефекту невелика (в полях ~ 10 5 в / см розщеплення становить десятитисячні частки ев ). Для досить симетричних молекул, що володіють постійним дипольним моментом, характерний лінійний Ш. е.. У ін випадках зазвичай спостерігається квадратичний Ш. е..

Важливий випадок Ш. е.. - розщеплення електронних рівнів енергії іона в кристалічній решітці під дією внутрішньокристалічного поля E kp , створюваного оточуючими іонами. Воно може досягати сотих часток ев , враховується в спектроскопії кристалів і суттєво для роботи квантових підсилювачів.

Ш. е.. спостерігається і в змінних електричних полях. Зміна положення штарковскіх підрівнів в змінному полі Eможет бути використано для зміни частоти квантового переходу в квантових пристроях (штарковская модуляція, див., наприклад, Мікрохвильова спектроскопія ).

Вплив бистропеременних електричного поля на рівні енергії атомів (іонів) визначає, зокрема, штарковское розширення спектральних ліній в плазмі. Рух частинок плазми і пов'язане з цим зміна відстаней між ними призводить до швидких змін електричного поля біля кожної випромінюючої частки. В результаті енергетичні рівні атомів (іонів), расщепляясь, зміщуються на неоднакову величину, що і призводить до розширення спектральних ліній в спектрах випромінювання плазми. Штарковское уширение дозволяє оцінити концентрацію заряджених частинок в плазмі (наприклад, в атмосферах зірок).

Літ.: Ельяшевіч М. А., Атомна і молекулярна спектроскопія, М., 1962; Фріш С. Е., Оптичні спектри атомів, М. - Л., 1963; Таунс Ч., Шавлов А., Радіоспектроскопія, пров. з англ., М., 1959.

© М. А. Ельяшевіч.





Виберіть першу букву в назві статті:

а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я

Повний політерний каталог статей


 

Алфавітний каталог статей

  а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я
 


 
енциклопедія  біляші  морс  шашлик  качка