Чудо  - Рациональность - Наука - Духовность

Клуб Исследователь - главная страница

ЖИЗНЕННЫЙ ПУТЬ - это путь исследователя, постигающего тайны мироздания

Чем больше знаешь, тем больше убеждаешься что ни чего не знаешь...

Главная

Библиотека

О клубе
ГАИ "Алтай-Космопоиск"
Путеводитель по Алтаю
Маршруты (походы)
   Туризм

X-files

Наука и технологии

Техника и приборы

Косморитмодинамика

Новости

Фотоальбомы

Видеоальбомы

Карты (треки)

Прогноз погоды

Контакты

Форум

Ссылки, баннеры

 

Наш сайт доступен

на

52 языках

 

 
Если вам понравился сайт, то поделитесь со своими друзьями этой информацией в социальных сетях, просто нажав на кнопку вашей сети.
 
 
 
 
 
  Locations of visitors to this page
LightRay Рейтинг Сайтов YandeG Яндекс цитирования Яндекс.Метрика

 

Besucherzahler

dating websites

счетчик посещений

russian brides

contador de visitas

счетчик посещений

 

 

Здесь

может быть ваша реклама.

 

Наука и технологии

Виртуальный фонд естественнонаучных и научно-технических эффектов "Эффективная физика"
А  Б  В  Г  Д  Е  Ж  З  И  Й  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Ы  Э  Ю  Я   По связи разделов
Штарка эффект
Расщепление уровней энергии и спектральных линий атомов в электрическом поле

Анимация

Описание

Штарка эффект, расщепление спектральных линий атомов, молекул и других квантовых систем в электрическом поле, является результатом сдвига и расщепления на подуровни  уровней энергии под действием электрического поля Е  (штарковское расщепление, штарковские подуровни; термин "Ш.Э." относят также к сдвигу и расщеплению уровней энергии).

Штарковский эффект получил объяснение на основе квантовой механики. Атом (или другая квантовая система), находясь в состоянии с определенной энергией, приобретает во внешнем поле Е дополнительную энергию  вследствие поляризуемости его электронной оболочки и возникновения индуцированного дипольного момента. Уровень энергии, которому соответствует одно возможное состояние атома (невырожденный уровень), в поле Е характеризуется энергией e+De, т.е. смещается. Различные состояния вырожденного уровня энергии могут приобретать разные дополнительные энергии  (a=1, 2, …,g, где g - степень вырождения уровня). В результате вырожденный уровень расщепляется на штарковские уровни, число которых равно числу различных значений энергий . Так, уровень энергии атома с заданным значением момента количества движения:

 

 ,

 

где J= 0, 1, 2, … - квантовое число полного момента количества движения,

 

расщепляется на подуровни, характеризуемые различными значениями магнитного квантового числа mj, которое определяет величину проекции М на направление Е. Значениям -m+mj  соответствует одинаковая дополнительная энергия De, поэтому штарковские подуровни (кроме подуровня с т=0) дважды вырождены (в отличие от Зеемана эффекта, для которого все подуровни не вырождены).

Различают линейный Штарка эффект (De пропорционален Е; рис. 1) и квадратичный (De пропорционален Е 2; рис. 2).

                                              

Зависимость величины расщепления уровня энергии De от напряженности электрического поля Е при линейном эффекте Штарка

 

 

Рис. 1 

 

Расщепление уровня энергии атома Н, определяемого главным квантовым числом n=3, на 5 подуровней

 

Зависимость величины расщепления уровня энергии De от напряженности электрического поля Е при квадратичном эффекте Штарка

 

 

Рис. 2

           

 В первом случае получается симметричная относительно первичной линии картина расщепления, во втором  несимметричная. Линейный Штарка эффект характерен для атомов Н в не слишком сильных полях и составляет тысячные доли эВ для Е~104 В/см. Уровень энергии атома Н с заданным значением главного квантового числа n симметрично расщепляется на 2n-1 равноотстоящих подуровней (рис. 3).

 

    Расщепление линии  водорода в поле Е

 

 

Рис. 3

 

Различно поляризованные компоненты (линии  p  и s) возникают при определенных комбинациях подуровней.

 

Компоненты штарковского расщепления поляризованы. При наблюдении в направлении, перпендикулярном направлению Е, появляются продольно поляризованные p - компоненты и поперечно поляризованные s - компоненты. При наблюдении вдоль Е p - компоненты не появляются, а на место s - компонент возникают неполяризованные компоненты. Интенсивности разных компонент различны. Линейный Штарка эффект наблюдается также для водородоподобных атомов и для сильно возбужденных уровней других атомов. Иногда Штарка эффект приводит к появлению запрещенных линий.

Для многоэлектронных атомов типичен квадратичный Штарка эффект. Величина его невелика - в полях ~105 В/см расщепление ~10-4 эВ. Для достаточно симметричных молекул, обладающих постоянным дипольным моментом, характерен Штарка эффект, в других случаях обычно наблюдается квадратичный Штарка эффект.

Временные характеристики

Время инициации (log to от -9 до -6);

Время существования (log tc от -6 до 6);

Время деградации (log td от -9 до -6);

Время оптимального проявления (log tk от -1 до 5).

Диаграмма:

Технические реализации эффекта

Техническая реализация эффекта Штарка

Наблюдение эффекта Зеемана осуществляется по спектру поглощения света в изотропном веществе в присутствии электрического поля. Схема соответствующей установки представлена на рис. 4.

 

Схема наблюдения эффекта Штарка

 

 

Рис. 4

 

Обозначения:

1 - источник излучения (исследуемый объект);

2 - силовые линии электрического поля;

3 - линза;

4 - поляроид;

5 - пластинка в 1/4 длины волны света;

6 - спектрометр;

7 - p|| и s^ - компоненты поляризованного излучения.

 

 При этом для компоненты поляризации, параллельной магнитному полю (p-компонента) линия не расщепляется, а для компоненты поляризации, перпендикулярной магнитному полю (s-компонента) линия расщепляется в триплет (см. рис. 4).                                

Применение эффекта

В технике данный эффект практически не используется, его применения имеют лабораторный характер, применяется в исследованиях структуры энергетических спектров атомов и молекул.

Литература

 1. Физика. Большой энциклопедический словарь.- М.: Большая Российская энциклопедия, 1999.- C.90, 460.

 2. Новый политехнический словарь.- М.: Большая Российская энциклопедия, 2000.- C.20, 231, 460.

 

Ключевые слова

  • расщепление спектральных линий
  • атомы
  • ионы
  • молекулы
  • электрическое поле

Разделы естественных наук:

Атомная физика, излучение и поглощение энергии атомами и молекулами
Поляризация света
Электрическая поляризация вещества
Электрическое поле

Формализованное описание Показать

     
Компрессорное масло для винтовых компрессоров
Масло для винтовых
промышленный-компрессор.рф
Завод художественного литья
завод художественного литья
kolokola.ru