Jyrkkä vaikutus

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 14. elokuuta 2022 tarkistetusta versiosta . vahvistus vaatii 1 muokkauksen .

Stark-ilmiö on atomien elektronisten termien siirtymistä ja halkeamista ulkoisessa sähkökentässä .

Stark-ilmiö tapahtuu sekä vakio- että muuttuvissa (mukaan lukien kevyt) sähkökentissä. Jälkimmäisessä tapauksessa sitä kutsutaan muuttuvaksi Stark-efektiksi ( englanniksi AC-Stark effect ).

Elektroniset termit syrjäytyvät paitsi ulkoisessa kentässä, myös viereisten atomien ja molekyylien luomassa kentässä . Stark-ilmiö on kristallikentän teorian taustalla , jolla on suuri merkitys kemiassa . Muuttuvan Stark-ilmiön käyttö mahdollisti eri metallien atomien jäähdyttämisen ultramatalaisiin lämpötiloihin lasersäteilyn avulla (ks . Sisyphus-jäähdytys ).

Johannes Stark löysi optisten linjojen halkeamisen sähkökentässä vuonna 1913, josta hänelle myönnettiin Nobel-palkinto vuonna 1919 . Starkista riippumatta ja tutkijoiden mukaan ennen häntä vaikutuksen löysi italialainen fyysikko Antonio Lo Surdo [1] .

Lineaarinen Stark-efekti

Lineaarinen Stark-ilmiö, eli spektritermien halkeaminen , jonka suuruus on verrannollinen sähkökentän voimakkuuden ensimmäiseen asteeseen , havaitaan vain vedyn kaltaisissa atomeissa . Tämä tosiasia selittyy sillä, että vain sellaisilla atomeilla on termien degeneraatio , joilla on erilaiset kiertoradan kvanttiluvun arvot .

Vedyn kaltaisen atomin Hamilton-operaattori ulkoisessa sähkökentässä, jolla on voimakkuus, on muoto $\mathbf{E}$

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

missä m e on elektronin massa , e on alkuainevaraus , Z on ytimen varausluku (yhtä kuin 1 vetyatomille), on pelkistetty Planck-vakio . Kaava on kirjoitettu Gaussin järjestelmässä . $\hbar$

Tämän Hamiltonin ominaisarvojen löytämisen ongelmaa ei voida ratkaista analyyttisesti. Ongelma on virheellinen siinä mielessä, että stationäärisiä tiloja ei ole olemassa, koska Hamiltonissa (tasaisen sähkökentän tapauksessa) ei ole diskreettispektriä . [2] Kvanttitunnelointivaikutus johtaa ennemmin tai myöhemmin atomin ionisaatioon . Sähkökentän suhteen lineaaristen elektronisten termien siirtymät löydetään häiriöteorian avulla . Häiriöteoria pätee, jos kentänvoimakkuus ei ylitä 10 4 V cm [ 3] . Ainoa tarkka tulos, joka seuraa ongelman aksiaalista symmetriaa, on magneettisen kvanttiluvun m säilyminen . Muut tulokset on rajoitettu seuraaviin väitteisiin:

perustilan energia ei muutu.
Ensimmäinen viritetty tila pääkvanttiluvulla n = 2 siinä tapauksessa, että kenttää ei ole, on nelinkertainen degeneroitunut. Sähkökentässä rappeutuminen on osittain poistettu. Kaksi tilaa pysyy paikoillaan, kahdessa muussa on energiaa $E = -\frac{(Ze)^2}{8a_0} \pm 3e|\mathbf{E}|a_0/Z$ , missä on Bohrin säde . ${\displaystyle a_{0))$
Vetyatomin korkeammat termit jaetaan 2 n − 1 komponentiksi, joissa n on pääkvanttiluku. Degeneraation osittainen poistaminen johtuu siitä, että aksiaalinen symmetria säilyy ulkoisessa sähkökentässä .

Elektronisten termien pilkkoutuminen näkyy optisissa spektreissä . Tässä tapauksessa siirtymät , jossa m on magneettinen kvanttiluku , kun niitä tarkkaillaan kohtisuorassa kenttään nähden, polarisoidaan pituussuunnassa kenttään ( π -komponentit) ja suorat - kanssa poikittain siihen nähden ( σ -komponentit ). $\Delta m = 0$ $\Delta m = 1$

Quadratic Stark-efekti

Useimmat atomit eivät ole vedyn kaltaisia, ja niiden spektriviivojen halkeaminen sähkökentässä on verrannollinen sähkökentän voimakkuuden neliöön. Tätä Stark-efektiä kutsutaan neliömäiseksi. Tämän vaikutuksen teoria rakennettiin vuonna 1927. Hän toteaa, että taso, jolle on tunnusomaista pääkvanttiluku n ja kiertoradan kvanttiluku l , jakautuu l + 1 -alatasoiksi magneettisen kvanttiluvun m moduulin mahdollisten arvojen mukaan . Kunkin alitason siirtymä on verrannollinen sähkökentän voimakkuuden neliöön, mutta eri suuruusluokkaa. Suurimman siirtymän taso on m = 0 , pienimmällä - m = l .

Starkin laajentaminen

Muuttuva Stark-ilmiö on syynä spektriviivojen levenemiseen voimakkaissa sähkömagneettisissa kentissä .

Katso myös

Muistiinpanot

↑ F. Foresta Martin, G. Calcara. Per una storia della geofisica italiana: la nascita dell'Istituto Nazionale di Geofisica (1936) ja Antonino Lo Surdon hahmo. — Milano: Springer-Verlag Italia, 2010.
↑ Yksiulotteinen diskreetti Stark Hamiltonin ja epäpuhtauden resonanssisironta
↑ Stark-efekti // Suuri Neuvostoliiton Encyclopedia : [30 osassa] / ch. toim. A. M. Prokhorov . - 3. painos - M . : Neuvostoliiton tietosanakirja, 1969-1978.

Kirjallisuus

Kuzmichev V. E. Fysiikan lait ja kaavat. Hakemisto. - K . : Naukova Dumka, 1989. - 864 s.

Sanakirjat ja tietosanakirjat	iso kiinalainen iso kiinalainen Hienoa norjalaista Iso venäläinen maailman ympäri Britannica (verkossa) Universalis