Что такое эффект Штарка?

Answer 1

- расщепление и сдвиг уровней энергии атомов и молекул под дейстивем электрич. поля. Обнаруживается по расщеплению и сдвигу линий в спектах испускания и поглощения.
Открыт немецким физиком Й. Штарком в 1913 г. при изучении спектра водорода. Кроме водорода Ш. э. подробно изучен в спектрах гелия, щелочных металлов (Li, Na, K и т. д. ) и ряда др. элементов.

Ш. э. был объяснен на основе квантовой механики. Квантовая система (атом, молекула) в состоянии с определенной энергией $\varepsilon$ приобретает во внеш. электрич. поле E дополнительную энергию $\Delta\varepsilon$ (т. к. электрич. поле изменяет состояние входящих в систему заряженных частиц, напр, электронов в атоме) . В результате уровень энергии, к-рому сответствует одно возможное состояние атома (невырожденный уровень) , в электрич. поле будет иметь энергию $\varepsilon+\Delta\varepsilon$, т. е. он сместится. Для вырожденного уровеня энергии (ему сответствует неск. возможных состояний системы с одинаковой энергией $\varepsilon$) различные состояния могут приобрести разные дополнительные энергии $\Delta\varepsilon_\alpha, (\alpha=$1, 2, g, где g - степень вырождения уровня) . В результате вырожденный уровень расщепляется на подуровни с энергией $\varepsilon+\Delta\varepsilon_\alpha$, число к-рых равно числу различных значений $\alpha$. Так, уровень энергии атома с заданным значением момента количества движения $M= (h/2\pi) \sqrt{J (J}$ (J=0, 1, 2. -квантовое число) расщепляется в электрич. поле на подуровни, характеризуемые различными значениями др. квантового числа m (различной величиной проекции момента M на направление электрического поля) . Однако значениям -m и +m сответствует одинаковая дополнительная энергия $\Delta\varepsilon$, так что все штарковские подуровни (с $m\ne 0$) оказываются дважды вырожденными (в отличие от расщепления в магнитном поле, где все подуровни не вырождены, см. Земана эффект) .