Ostrý efekt

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 14. srpna 2022; ověření vyžaduje 1 úpravu .

Stark efekt je vysídlení a rozdělení elektronických podmínek atomů ve vnějším elektrickém poli .

Starkův jev se odehrává v konstantních i proměnných (včetně světelných) elektrických polích. V druhém případě se nazývá proměnný Starkův efekt ( anglicky AC-Stark effect ).

Elektronické členy jsou vytěsněny nejen ve vnějším poli, ale také v poli vytvořeném sousedními atomy a molekulami . Starkův jev je základem teorie krystalového pole , které má velký význam v chemii . Použití proměnného Starkova jevu umožnilo ochladit atomy různých kovů na ultra nízké teploty pomocí laserového záření (viz Sisyfosovo chlazení ).

Johannes Stark objevil v roce 1913 štěpení optických čar v elektrickém poli, za což mu byla v roce 1919 udělena Nobelova cena . Bez ohledu na Starka a podle vědců i před ním účinek objevil italský fyzik Antonio Lo Surdo [1] .

Lineární Starkův efekt

Lineární Starkův jev, tedy štěpení spektrálních členů , jehož velikost je úměrná prvnímu stupni intenzity elektrického pole , je pozorován pouze u atomů podobných vodíku . Tato skutečnost je vysvětlena skutečností, že pouze takové atomy vykazují degeneraci termínů s různými hodnotami orbitálního kvantového čísla .

Hamiltonův operátor atomu podobného vodíku ve vnějším elektrickém poli se silou má tvar $\mathbf{E}$

\hat{H} = - \frac{\hbar^2}{2m_e} \Delta - \frac{Ze^2}{r} - e \mathbf{r} \cdot \mathbf{E}

kde m e je hmotnost elektronu , e je elementární náboj , Z je číslo náboje jádra (rovné 1 pro atom vodíku), je redukovaná Planckova konstanta . Vzorec je zapsán v Gaussově systému . $\hbar$

Problém nalezení vlastních hodnot tohoto hamiltoniánu nelze vyřešit analyticky. Problém je nesprávný v tom smyslu, že stacionární stavy neexistují kvůli nedostatku diskrétního spektra v Hamiltoniánu (pro případ rovnoměrného elektrického pole) . [2] Efekt kvantového tunelování dříve nebo později povede atom k ionizaci . Posuny elektronických členů, které jsou lineární s ohledem na elektrické pole, se nalézají pomocí poruchové teorie . Poruchová teorie platí, pokud intenzita pole nepřekročí 10 4 V cm [ 3] . Jediný přesný výsledek, který vyplývá z osové symetrie problému, je zachování magnetického kvantového čísla m . Ostatní výsledky jsou zredukovány na následující tvrzení:

energie základního stavu se nemění.
První excitovaný stav s hlavním kvantovým číslem n = 2 v případě, že neexistuje žádné pole, je čtyřikrát degenerovaný. V elektrickém poli je degenerace částečně zrušena. Dva stavy zůstávají na svém místě, další dva mají energii $E = -\frac{(Ze)^2}{8a_0} \pm 3e|\mathbf{E}|a_0/Z$ , kde je Bohrův poloměr . ${\displaystyle a_{0))$
Vyšší členy atomu vodíku jsou rozděleny do 2 n − 1 složek, kde n je hlavní kvantové číslo. Částečné odstranění degenerace je způsobeno skutečností, že osová symetrie je zachována ve vnějším elektrickém poli .

Rozdělení elektronických termínů se objevuje v optických spektrech . V tomto případě přechody s , kde m je magnetické kvantové číslo , jsou při pozorování ve směru kolmém k poli polarizovány podélně k poli ( π -složky) a čáry s - příčně k němu ( σ -složky ). $\Delta m = 0$ $\Delta m = 1$

Kvadratický Starkův efekt

Většina atomů není podobná vodíku a rozdělení jejich spektrálních čar v elektrickém poli je úměrné druhé mocnině síly elektrického pole. Tento Starkův efekt se nazývá kvadratický. Teorie tohoto efektu byla postavena v roce 1927. Uvádí, že úroveň, která je charakterizována hlavním kvantovým číslem n a orbitálním kvantovým číslem l , se dělí na l + 1 podúrovně podle počtu možných hodnot modulu magnetického kvantového čísla m . Posun každé z dílčích úrovní je úměrný druhé mocnině síly elektrického pole, ale liší se velikostí. Největší offset má úroveň s m = 0 , nejmenší - s m = l .

Výrazné rozšíření

Proměnný Starkův jev je příčinou rozšíření spektrálních čar v intenzivních elektromagnetických polích .

Viz také

Poznámky

↑ F. Foresta Martin, G. Calcara. Podle italského příběhu geofisica: la nascita dell'Istituto Nazionale di Geofisica (1936) a figura Antonina Lo Surda. — Milano: Springer-Verlag Italia, 2010.
↑ Jednorozměrný diskrétní Starkův Hamiltonián a rezonanční rozptyl nečistotou
↑ Starkův efekt // Velká sovětská encyklopedie : [ve 30 svazcích] / kap. vyd. A. M. Prochorov . - 3. vyd. - M .: Sovětská encyklopedie, 1969-1978.

Literatura

Kuzmichev V. E. Zákony a vzorce fyziky. Adresář. - K . : Naukova Dumka, 1989. - 864 s.

Slovníky a encyklopedie	velká čínština velká čínština Skvělý norský Velký Rus okolo světa Britannica (online) Universalis