Эффект штарка кратко и понятно

Обновлено: 30.06.2024

Вращательный спектр молекулы, имеющей электрический момент, подвергается изменениям в присутствии постоянного электрического поля. Явление Штарка, обусловленное воздействием электрического поля на дипольный момент молекулы, изменяет вращательное движение последней. Аналогично изменяется движение молекулы, обладающей магнитным моментом, в постоянном магнитном поле из-за явления Зеемана. Главное свойство этих явлений состоит в снятии пространственного вырождения уровней энергии. Если внешнее поле направлено вдоль оси то угловой момент может иметь значений проекции на эту ось, что соответствует целым значениям до Когда постоянный электрический или магнитный момент молекулы имеет проекцию на вектор то проекций будут иметь значения или что приводит к возникновению линейного эффекта Штарка или Зеемана. Если существует только индуцированный электрический момент, пропорциональный полю, то имеет место квадратичный эффект с значениями уровней энергии. Сходство явлений Штарка и Зеемана позволяет развить теорию сразу для обоих эффектов [108]. При напряженности электрического поля в несколько тысяч вольт

на сантиметр или напряженности магнитного поля в несколько тысяч эрстед энергии взаимодействия в явлениях Штарка и Зеемана малы по сравнению с энергией вращения, что позволяет использовать квантовомеханическую теорию возмущеиий.

Эффект Штарка может быть исследован при вращении линейной молекулы, момент количества движения которой направлен перпендикулярно электрическому полю. Поле стремится повернуть диполь и ускорить его вращение, если он направлен по полю, или замедлить вращение диполя, если он направлен против поля. Поэтому диполи чаще ориентируются в сторону от направления поля, чем по нему, и в среднем направлены навстречу полю. Можно показать, что изменение энергии, обусловленное полем, равно

Очевидно, что изменяется также средняя скорость вращения молекул.

Если при вращении линейной молекулы ее момент направлен параллельно или антипараллельно электрическому полю, то изменение энергии опять определяется уравнением (7.19), но теперь оно отрицательно. Таким образом, при произвольной ориентации вращающихся молекул среднее изменение энергии равно нулю.

У молекул типа симметричного волчка наблюдается линейный эффект Штарка, что следует, например, из рис. 7.3, а, на котором направлено вдоль оси симметрии и, значит, вдоль вектора К. Вектор быстро прецессирует вокруг в то время как К прецессирует вокруг значительно медленнее. Для переходов при векторе ВЧ электрического поля, параллельном что обычно выполняется в экспериментах, имеем следующие правила отбора: При этих условиях происходит смещение по частоте невозмущенной линии вращательного спектра на

Если выражено в мегагерцах, в дебаях, в вольтах на сантиметр, то множитель равен 1,0064. Максимальное расщепление, которое происходит при приблизительно обратно пропорционально при оно равно Переходы дают -компоненты; существует набор этих компонент для всех значений К, исключая нуль. Поскольку -компоненты линий нулевого поля расположены очень близко, то их расщепление из-за линейного эффекта Штарка трудно разрешить. Переходы или -компоненты, обладают круговой поляризацией и наблюдаются при дипольном электрическом поглощении только в том случае, когда перпендикулярно вектору ВЧ электрического поля.

Для линейных молекул и для уровней у молекул типа симметричного волчка имеет место только квадратичный эффект

Штарка. Смещение по частоте при в случае О равно

В тех же единицах, как и прежде, составляет 0,5065. Для

где весь множитель перед скобкой равен 0,1351.

Рис. 7.3. Расщепление спектральных линий, обусловленное эффектами Штарка и Зеемана: а — векторная модель эффекта Штарка для молекулы типа симметричного волчка; б - расщепление Штарка вращательного перехода для молекулы в — расщепление Зеемана (компоненты вращательного перехода для молекулы (См. [125] и [118].)

Наибольшее смещение, определяемое равенством (7.21), имеет место при и при больших значениях дается формулой

Двукратное вырождение уровней второго порядка приводит к наличию только компонент для каждой линии. Относительные значения интенсивностей I в данном мультиплете равны:

где параметры, не зависящие от

Молекулы типа асимметричного волчка сложнее для анализа, но все же расщепления уровней энергии из-за эффекта Штарка были выражены через коэффициенты интенсивности линий [119, 199].

Квадратичный эффект Штарка часто наблюдается в радиоспектроскопии, и на рис. 7.3, б показаны результаты для [125]. Определение дипольного момента с помощью эффекта Штарка дает значение равное 0,72 дебая. Другой типичной молекулой, изучаемой теми же методами в диапазоне является молекула окиси азота [96]. Быстрое уменьшение штарковского расщепления с ростом как это видно из формулы (7.23), ограничивает точность измерений для сравнительно легких молекул, особенно при малом дипольном моменте. Например, на переходе были сделаны точные измерения для молекулы [413], дипольный момент которой оказался равным 0,166 дебая.

Дипольный момент аммиака вследствие инверсного расщепления не строго постоянен. Следовательно, расщепление его уровней происходит только из-за квадратичного эффекта Штарка и в тех же единицах [122, 350] равно

Найденное при исследовании квадрупольного расщепления [275] значение составляет 1,468 дебая [113]. Вероятности переходов или интенсивности линий будут подчиняться [12] тому же закону, что и уравнение (7.27) для расщепленных частот, т. е.

При наличии сверхтонкой структуры эффект Штарка видоизменяется [161, 330]. Величина расщепления зависит от соотношения энергий сверхтонкой структуры и штарковского расщепления; в промежуточном случае, например, результаты измерений хорошо согласуются с теорией [413]. Большие электрические поля, порядка в/см, могут в некоторых случаях нарушить распределение электронов в молекуле или относительное расположение атомов, что приводит к поляризации молекулы и изменению ее энергии [199]. Этот эффект очень мал, но такие индуцированные дипольные моменты могут вызвать вращательные переходы в неполярных молекулах. Если штарковское поле само изменяется, то возникают новые явления [290, 453], когда частота изменения становится сравнимой с шириной линии поглощения. Когда частота модуляции делается равной частоте спектральной линии, имеет место резонанс [18], эффект Штарка становится очень большим и за точкой резонанса меняет знак.

Магнитный момент, обусловленный вращением самой молекулы или электронов, приводит к увеличению зеемановского расщепления

[381]. Для таких молекул зеемановское изменение магнитной энергии в присутствии внешнего магнитного поля может быть представлено [160, 277, 279, 280] в виде

а для молекул со значительно меньшим магнитным моментом ядер — формулой

В дополнение к линейному эффекту Зеемана имеет место более слабый квадратичный эффект, пропорциональный

Если ВЧ электрическое поле параллельно то и -компоненты перехода определяются уравнением

Одна тысяча девятьсот тринадцать Появились первые работы, а в 1914 году в Германии появилось 2-е из смежных произведений Ученый И. Старк, мы могли бы обнаружить желаемый эффект электричества. Поле. Его метод можно назвать методом заката Rays. In В том же году исследование итальянского ученого роса Радда появилось по-другому、 Это также дает возможность наблюдать и исследовать выше Явление.

Его метод обычно называется его именем, но также может быть вызван Метод катодного свечения. . Я также использовал 2-й метод позже Многие ученые, включая самого Старка. Тем не менее, е- Эффект штарка. Прежде чем перейти к закону Старка、 Как привыкнуть к явлению заката Мы еще не встречались.

Приведено в§ 2 Главы 1 настоящего раздела Общее описание стеклянной разрядной трубки, заполненной благородными газами. 2 металлические пластины внутри представляют собой анод и катод、 Если ток проходит через трубку. Степень разбавления газа Очень велик и поток электронов в этом направлении Перпендикулярно его поверхности.

Примеры решения, формулы и задачи

Этот поток движется по прямой линии Вся трубка; это называется пучком катодной линии. О воздействии Рентгеновские лучи появляются на стенке трубки или на катоде. Предположим, что газ в трубке не настолько разбавлен. Этот газ Он становится смесью; однако можно сказать, что он всегда представляет собой смесь.

Потому что невозможно получить химически абсолютно чистое вещество. И с этим В этом случае электрон выскакивает из катода и сталкивается с частицей Газы (атомы или молекулы) ионизируют эти частицы и отрывают от них электроны、 Дайте им немного кинетической энергии. Эти новые электроны движутся К аноду, в свою очередь, получить необходимую скорость для того чтобы причинить Ионизация газовых частиц и др.

Положительно заряженные различные молекулы и атомы. Ионизация Простой, двойной и так далее. Молекулы могут распадаться и могут возникать Как молекула нового состава. Все они положительно заряжены Частицы (ионы) стремятся к катоду.

Первые наблюдения Э. Гольдштейна относятся к 1876 году. Серия небольших отверстий (каналов), через которые может проходить часть Иона. Затем он обнаружил слабое свечение в потоке частиц, проходящих за катодом Через катод. Гольдштейн назвал эти линейные потоки Рыболовные лучи канала; мы часто называем их закатом Рэй, в английских работах, называется просто Положительные Лучи.

В отличие от катодного луча, который представляет собой поток Для электронов, солнечные лучи состоят из частиц материи 、 Кроме того, в большинстве случаев она очень разнообразна. Они отличаются друг от друга. Масса, заряд, скорость. Эта скорость является Кстати, от того, как далеко от катода (до него) образовались частицы.

Чем дальше от него, тем больше скорость, с которой частицы попадают на этот путь К катоду. Направление отклонения катодного луча при внешнем воздействии Электрическое или магнитное поле подтверждает, что мы имеем дело с Поток положительно заряженных частиц. Перейдем к рассмотрению вопроса о Старке phenomenon.

To делай Обнаружить влияние электрического поля на излучение Одноатомный газ или пар, или эквивалентно линейный спектр, это поле является Он имеет очень высокое напряжение. Последний измеряется количеством болтов Падение потенциала по длине 1 см взято в этом направлении Падают, то есть линии электропередач.

Например, 2 параллельных Другие металлические пластины заряжаются так, как они находятся между ними Разность потенциалов составляет 10 000 вольт, а расстояние между пластинами равно Для 2 мм напряжение поля между пластинами составляет 1 вольт на 50 000 см. Чтобы получить электрическое поле, оно должно быть электрическим полем такой степени Электрическое разделение спектральных линий.

Стреляй лучом. Источником в таком высоковольтном электрическом поле является задача Очень сложно экспериментально. Ее. Старк, в очень остроумном виде, как источник информации、 Те лучи заката, которые были просто Это сказано. Они обнаружили, что они были составлены из положительных Ионы, проходящие через катодное отверстие Плита, двигая вертикально быстро На этой записи.

Они блестят и прилипают к себе Свободные электроны, захваченные в катодном пространстве Разрядная трубка. Хит атомов газа, которые находятся в том же Пространство, потому что они возбуждают их, эти атомы также сияют. Старку удалось подвергнуть все эти люминесцентные атомы воздействию очень сильного электрического поля.

Для этого он и построил В 1913 году появилось первое устройство, в котором его наблюдали Только поперечный эффект, а именно излучение В направлении, перпендикулярном к Линия силы электрического поля. Это устройство на рисунке 183. Показано на фиг. 183.Он представляет собой разрядную трубку、 В том числе и разреженный газ. Анодные пластины; катод, предлагаемые к Несколько holes.

In закат пространства, добавить Запись I; расстояние между пластинами K и H равно 2,6 или 1.1 л. с. Установлена разность потенциалов между этими пластинами. Батарея с тысячами вольт, к Представляет собой положительный, я-отрицательный полюс. Подобный этому В узком пространстве между K и I возникло несколько электрических полей Десятки тысяч вольт на сантиметр.

Силовые линии в этом поле перпендикулярны к-и Y-пластинам. Свечение генерируется с боков. В направлении Потому что она перпендикулярна силовой линии、 1 эффект Боковое направление. Первое замечание по поводу Спектральные линии IIe и водорода На рисунке показано относительно небольшое напряжение поля-13 000 вольт/ см. 184 и 185.

In обе фигуры, сверху Линия показывает положение спектральной линии в отсутствии Электрическое поле; стрелка справа показывает направление силовой линии. Каждый Из строки i / 3 и делится на 5 линий、 Реальность близка, но она показана на 2 рисунках с 2 линиями. Верхние 3 линии имеют меньшее смещение(центр не смещен вообще） Она поляризована таким образом, что колебания происходят перпендикулярно силовой линии.

2. нижняя более смещена, и колебания параллельны силовой линии. 185 видов 5,2-унциевых Стром на расстоянии друг от друга по крайним линиям рисунка. Отзыв В общем случае разброс спектральных линий в магнитном поле равен、 10/1 в Ангстреме. Вы можете видеть, что они разделились. Электрическое поле намного больше магнитного поля. IOR.

In очень сильные электрические поля (см. ниже)、 Десятки унций соломинок. В 1914 году Старк смог наблюдать продольный эффект. Спектр излучения в направлении электрической мощности. Для этого он использовал устройство. Часть его показана на рисунке 1. 186. Здесь показана только та часть, которая находится в катоде к разрядной трубки.

В катоде имеется 1 зазор、 Длина 3 мм, ширина 1,5 мм. Ручей входит в воду. Катионы рядом Пространство направление этого потока обозначено 4 стрелками. Пайка к катоду K Пластина, на которой расположена колонна. Отверстие. Параллельно с ней Плиты б огражден Стеклянная трубка Подойдите к пластине C; существует зазор, параллельный зазору K, так что ионы могут свободно проходить через него В пространстве между пластинами B и C.

установлено, между B и C Так что силовая линия этого поля перпендикулярна солнечным лучам, электрическому полю А на поверхности пластин В и С. наблюдение осуществляется в направлении Стрелки, нарисованные на правой стороне экрана picture. It наблюдалось примерно так Лучи, испускаемые параллельно силовой линии Электрическое поле; эффект продольный.

Записи С Действует как анод электрического поля. Вы также можете использовать одно и то же устройство Наблюдайте поперечный эффект; для этого вам нужно рассмотреть лучи、 Из пространства между B и C Поверхность рисования. Только эти линии отображаются из-за вертикального эффекта Горизонтальный эффект Эти линии, которые происходят перпендикулярно силовым линиям Оказывается, она не поляризована.

Эффект горизонтальной линии、 Вибрация происходит параллельно силовой линии, с вертикальным эффектом. Он не отображается вообще. Поэтому в водородной линии、 5 строк, показанных на рисунке. 184 и 185、 Когда боковой эффект появляется, только 3 строки в верхней части, и Оказывается, она не поляризована. Прежде чем приступить к некоторым дальнейшим результатам.

При изучении феномена Старка давайте немного поговорим о вышеупомянутом методе Лосура Вы можете также если нормальная разрядная труба содержа газ、 Светящиеся полосы появляются на аноде и cathode. To в какой-то степени Разбавление газа происходит относительно близко к катоду Темное пространство.

Без ввода реквизитов、 При определенных условиях в этом пространстве есть электричество Высоковольтное поле с максимальным напряжением вблизи поверхности С катодом и расстояние от этой поверхности уменьшается rapidly. It понятно Электрическое поле здесь неоднородно, что означает Существенные недостатки рассматриваемого способа по сравнению с методом Щрлка, устройство которой (рисунки 184 и 185) в поле между 2 близкими друзьями 462.

Параллельные пластины имеют высокую степень однородности. Слабое свечение вблизи катода, таким образом, генерируется электричеством Если силовая линия перпендикулярна поверхности катода Запись. Наблюдение осуществляется в направлении, перпендикулярном оси трубы- kp, следовательно, линия силы; очевидно, что в этом случае будет наблюдаться Горизонтальный эффект. Деление является самым большим на катоде surface. It* Он уменьшается по мере удаления от катода.

Перейдем к краткому обзору результатов дальнейших исследований. Эффект штарка. До 1927 года они исследовались Старком и его сотрудниками. Как и многие другие ученые на 25 различных элементов、 Он расположен в периодической системе от водорода до ртути. Там был. Был обнаружен совершенно другой тип спектрального разложения Линии характеризуются количеством компонентов (Отдельные линии),

их расположение и распределение между Их strength. In генерал, вы можете сказать, что учитывая Чем меньше деление напряжения поля Серийный номер устройства item. In дополнение, такое Правило: деление различных линий одного спектра на ряд тем Чем больше номер строки, тем больше первая строка первого; подсчитывается, как обычно. Другими словами, в этой серии деление увеличивается по мере того, как длина волны становится короче.

Все это можно увидеть в первых 4 строках серии Ballmer hydrogen. Это особенно тщательно studied. It получается следующее. В row-on он разделен на 16 строк, в Hfi он разделен на 20 строк、 28 в 32 рядах. Линия всегда симметрична. Что касается промежуточных, то есть неразвитых линий. Этот. Symmetry. It применяется не только к позиции, но и к яркости сравнения Отдельная строка.

Число линий p (колебаний, параллельных силовым линиям) и линия$ ¦ (Вибрация перпендикулярна линии силы) совершенно во всех случаях Точно так же, если считать линию, совпадающую с серединой, двойной. Если расстояние линий друг от друга выразить в терминах потоков, то получается Расстояние полюсов в поле напряжения составляет 104 000 вольт на 23 см, а для H/? 38.8 A, ну 58, 8 и Nd 75A. эти цифры Это связано с наблюдением Старка.

Когда расстояние между линиями выражается разницей Частота вибрации, все расстояние кратное значению fc. Когда я выхожу из Yaado Nd、 Из-за соседнего минимального расстояния, компоненты перемещаются все больше и больше друг от друга Для Hp-2fc, Hu −3&Hd-4fc, разделительная линия fe.

Старк указывает, что сумма деления, определенная изменением, равна Частота колебаний строго пропорциональна напряжению Электрическое поле до 1 104 000 об. на сантиметр. Однако, в исследовании Куити、 В результате при очень высоких напряжениях поля расщепление увеличивается Это быстрее, чем пропорционально этому напряжению. Мы вовсе не останавливаемся на работе над другими элементами.

Мы очень разнообразны Разделение спектральных линий под действием электрического поля. Полевой эффект Он также был найден на линии, которая составляет спектр полос、 Их подразделение очень мало. Очень интересное исследование, но в 1921 и 1924 годах им занимался Ладенбург.

Об обратном эффекте Старка, то есть эффекте электричества Электрическое поле к линии спектра поглощения. Он наблюдал линии Bx и b2. Поглощенный в пары натрия между 2 металлами 462. * Пластины, на зарядке, электрическое поле Напряжение 160 000 В / см. Он находится под воздействием электрического поля дублета D, JD2、 Смещается в сторону асимметрично увеличивающихся длин волн и увеличивает смещение Она пропорциональна квадрату поля voltage.

In кроме того, линия D2 Компонент п составляет от 2 до 3 раз смещение компонент s、 Оба компонента Dx смещены одинаково. Математическая теория штарковского явление (a916 и nbsp;) и C независимо. Шварцшильд и П. С. Эпштейн. Их рассуждение По сути совпадение. К сожалению, поток этих дискуссий здесь повторяется. Учитывая сложность математических расчетов, мы не можем себя ограничивать Некоторые советы.

Во-первых, проблема с кривой Если электрон действует, за исключением ядра атома, то электрон должен двигаться. Однородное электрическое поле, заданное направление и напряжение. Этот. Метод известного математика Якоби может решить эту проблему идеально (Якоби.)Эллиптическая орбита, соответствующая отсутствию Поле, его плоскость, входящая в более сложную открытую кривую Он проходит через ядро и вращается вокруг параллельной оси Электрическое поле.

Эта кривая квантована. Затем расчет Возможные значения атомной энергии, а значит и частоты испускаемых лучей Атом в переходе из одного возможного состояния в другое. Результаты Эта теория очень хорошо согласуется с экспериментальными данными. Н. Бур предложил другой способ решения нашей проблемы (А913). Он использует теорию возмущений движения планет с учетом Гаусс. Наконец, я получил ту же формулу, что и Шварцшильд Эпштейн.

Образовательный сайт для студентов и школьников

Ш. э. был объяснён на основе квантовой механики. Атом (или др. квантовая система) в состоянии с определённой энергией E приобретает во внешнем электрическом поле Ε_эл дополнит. энергию ΔE вследствие поляризуемости его электронной оболочки и возникновения индуцированного дипольного момента. Уровень энергии, которому соответствует одно возможное состояние атома (невырожденный уровень), в поле Ε_эл будет иметь энергию E + ΔE, т. е. сместится. Различные состояния вырожденного уровня энергии могут приобрести разные дополнительные энергии ΔE_α (α = 1, 2. g где g — степень вырождения уровня; см. Атом). В результате вырожденный уровень расщепляется на штарковские подуровни, число которых равно числу различных значений ΔE_α. Так, уровень энергии атома с заданным значением момента количества движения

Различают линейный Ш. э., когда ΔE пропорционально Ε_эл (рис. 1), и квадратичный Ш. э., когда ΔE пропорционально

Линейный Ш. э. характерен для водорода в не слишком сильных полях (в полях Штарка эффект10 4 в/см он составляет тысячные доли эв). Уровень энергии атома водорода с заданным значением главного квантового числа n симметрично расщепляется на 2n — 1 равноотстоящих подуровней (рис. 1 соответствует n = 3, 2n — 1= 5). Компоненты расщепившейся в поле Ε спектральной линии поляризованы. Если Ε ориентировано перпендикулярно к наблюдателю, то часть компонент поляризована продольно (π-компоненты), остальные — поперечно (σ-компоненты). При наблюдении вдоль направления поля π-компоненты не появляются, а на месте σ-компонент возникают неполяризованные компоненты. Интенсивности разных компонент различны. На рис. 3 показано расщепление в результате Ш. э. спектральной линии водорода Н_α (головной линии Бальмера серии (См. Бальмера серия)).

Линейный Ш. э. наблюдается также в водородоподобных атомах (Не+, Li 2 +, B 3 +. ) и для сильно возбуждённых уровней др. атомов (в ряде случаев Ш. э. приводит к появлению запрещенных линий (См. Запрещенные линии)). Типичным для многоэлектронных атомов является квадратичный Ш. э. с асимметричной картиной расщепления. Величина квадратичного эффекта невелика (в полях Штарка эффект10 5 в/см расщепление составляет десятитысячные доли эв). Для достаточно симметричных молекул, обладающих постоянным дипольным моментом, характерен линейный Ш. э. В др. случаях обычно наблюдается квадратичный Ш. э.

Важный случай Ш. э. — расщепление электронных уровней энергии иона в кристаллической решётке под действием внутрикристаллического поля E_kp, создаваемого окружающими ионами. Оно может достигать сотых долей эв, учитывается в спектроскопии кристаллов (См. Спектроскопия кристаллов) и существенно для работы квантовых усилителей.

Ш. э. наблюдается и в переменных электрических полях. Изменение положения штарковских подуровней в переменном поле Ε может быть использовано для изменения частоты квантового перехода в квантовых устройствах (штарковская модуляция, см., например, Микроволновая спектроскопия).

Влияние быстропеременного электрического поля на уровни энергии атомов (ионов) определяет, в частности, штарковское уширение спектральных линий в плазме. Движение частиц плазмы и связанное с этим изменение расстояний между ними приводит к быстрым изменениям электрического поля около каждой излучающей частицы. В результате энергетические уровни атомов (ионов), расщепляясь, смещаются на неодинаковую величину, что и приводит к уширению спектральных линий в спектрах излучения плазмы. Штарковское уширение позволяет оценить концентрацию заряженных частиц в плазме (например, в атмосферах звёзд).

Лит.: Ельяшевич М. А., Атомная и молекулярная спектроскопия, М., 1962; Фриш С. Э., Оптические спектры атомов, М.— Л., 1963; Таунс Ч., Шавлов А., Радиоспектроскопия, пер. с англ., М., 1959.

Рис. 1. Зависимость величины расщепления ΔЕ от напряжённости электрического поля E при линейном эффекте Штарка (расщепление уровня атома водорода, определяемого главным квантовым числом n = 3, на 5 подуровней).

Рис. 2. Зависимость величины расщепления уровней ΔЕ от напряжённости электрического поля Е при квадратичном эффекте Штарка (подуровни оказываются отстоящими на разные расстояния).

Рис. 3. Расщепление линий H_α водорода в электрическом поле. Различно поляризованные компоненты линии (π и σ) возникают при определённых комбинациях подуровней.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

Разница между эффектом Зеемана и эффектом Штарка - Разница Между

Содержание:

Главное отличие - эффект Зеемана от эффекта Старка

Эффект Зеемана и Эффект Старка - две концепции химии, которые были открыты учеными в конце 1900-х годов. Эффект Зеемана и эффект Штарка могут наблюдаться в отношении атомных спектров атома. Атомные спектры могут быть либо спектрами поглощения, либо спектрами излучения. Когда энергия передается атомам, атомы возбуждаются, и электроны переходят на более высокие энергетические уровни, поглощая эту энергию. Это поглощение дает спектры поглощения. Однако, поскольку более высокий энергетический уровень не стабилен, эти электроны возвращаются к уровню энергии земли, высвобождая поглощенную энергию в виде излучения. Это приводит к спектрам излучения. Основное различие между эффектом Зеемана и эффектом Штарка состоит в том, что Эффект Зеемана наблюдается в присутствии внешнего магнитного поля, тогда как эффект Штарка наблюдается в присутствии внешнего электрического поля.

Ключевые области покрыты

1. Что такое эффект Зеемана
- определение, разные типы
2. Что такое эффект Штарка?
- определение, разные типы
3. В чем разница между эффектом Зеемана и эффектом Штарка
- Сравнение основных различий

Ключевые слова: поглощение, аномальный эффект Зеемана, атомный спектр, диамагнитный эффект Зеемана, электромагнитное излучение, излучение, линейный эффект Штарка, магнитное поле, магнитный момент, нормальный эффект Зеемана, квадратичный эффект Штарка, эффект Штарка, эффект Зеемана

Что такое эффект Зеемана

Эффект Зеемана описывает расщепление спектральных линий атома в присутствии сильного магнитного поля. Он назван в честь голландского ученого Питера Зеемана. Этот эффект описывает влияние магнитного поля на атомы или ионы. Теперь давайте выясним, что такое спектральная линия.

Атомный спектр - это спектр частот электромагнитного излучения, испускаемого или поглощаемого при переходах электронов между уровнями энергии внутри атома. Выбросы приводят к спектрам излучения, а поглощение приводит к спектрам поглощения. Этот спектр является характерным свойством элементов. Спектр состоит из набора спектральных линий для каждого излучения / поглощения. Каждая спектральная линия обозначает разницу в энергии между двумя энергетическими уровнями атома. Питер Зееман заметил, что эти спектральные линии подвергаются расщеплению, когда атом находится в присутствии внешнего магнитного поля. Эффект Зеемана является результатом взаимодействия магнитного момента атома с внешним магнитным полем.

На следующем рисунке показаны спектры атомной эмиссии водорода. Когда энергия передается атому, электроны могут поглощать энергию и переходить на более высокий энергетический уровень. Но более высокий уровень энергии является нестабильным состоянием для атома. Следовательно, электрон возвращается на более низкий энергетический уровень, высвобождая поглощенную энергию. Это дает спектральную линию излучения. Но когда это изучается в приложенном магнитном поле, мы видим три спектральные линии вместо одной. Это эффект Зеемана.

Рисунок 1. Спектры эмиссии водорода в отсутствие и в магнитном поле.

Типы эффекта Зеемана

Существует три типа эффекта Зеемана. Это нормальный эффект, аномальный эффект и диамагнитный эффект. нормальный эффект Зеемана вызвано взаимодействием с орбитальным магнитным моментом. аномальный эффект Зеемана обусловлено взаимодействием объединенных орбитальных и собственных магнитных моментов. диамагнитный эффект Зеемана вызвано взаимодействием с индуцированным полем магнитным моментом.

Что такое эффект Старка

Эффект Штарка - это расщепление спектральных линий, наблюдаемое, когда излучающие атомы, ионы или молекулы подвергаются воздействию сильного электрического поля. Этот эффект был впервые обнаружен немецким ученым Йоханнесом Старком. Эффект был назван в его честь. Эффект Штарка может включать как сдвиг, так и расщепление спектральных линий. Электрическое поле сначала поляризует атом, а затем взаимодействует с возникающим дипольным моментом.

Рисунок 2: Расщепление штарков в водороде

Типы эффекта Штарка

Эффект Штарка возникает вследствие взаимодействия электрического момента атома с внешним электрическим полем. Этот эффект можно наблюдать в двух типах: линейный эффект Штарка и квадратичный эффект Штарка. линейный эффект Штарка возникает из-за дипольного момента, который возникает в результате естественного несимметричного распределения электрического заряда. квадратичный эффект Штарка возникает из-за дипольного момента, который индуцируется внешним полем.

Разница между эффектом Зеемана и эффектом Штарка

Определение

Эффект Зеемана: Эффект Зеемана описывает расщепление спектральных линий атома в присутствии сильного магнитного поля.

Эффект Старка: Эффект Штарка - это расщепление спектральных линий, наблюдаемое, когда излучающие атомы, ионы или молекулы подвергаются воздействию сильного электрического поля.

Прикладное поле

Эффект Зеемана: Эффект Зеемана можно наблюдать в приложенном магнитном поле.

Эффект Старка: Эффект Штарка можно наблюдать в приложенном электрическом поле.

причина

Эффект Зеемана: Эффект Зеемана является результатом взаимодействия магнитного момента атома с внешним магнитным полем.

Эффект Старка: Эффект Штарка возникает вследствие взаимодействия электрического момента атома с внешним электрическим полем.

Заключение

Эффект Зеемана был открыт голландским ученым Питером Зееманом. Эффект Штарка был открыт немецкими учеными Йоханнесом Штарком. Основное различие между эффектом Зеемана и эффектом Штарка заключается в том, что эффект Зеемана наблюдается в присутствии внешнего магнитного поля, тогда как эффект Штарка наблюдается в присутствии внешнего электрического поля.

Квадратичный эффект Штарка

В отличных от атома водорода веществ расщепление линий в электрическом поле пропорционально квадрату напряженности электрического поля. Такой эффект Штарка называется квадратичным. Теория этого эффекта была построена в 1927 г. Она утверждает, что уровень, который характеризуется главным квантовым числом n и орбитальним квантовым числом l, расщепляется на l+1 подуровней (по числу возможных значений модуля магнитного квантового числа m. Смещение каждого из подуровней пропорциональное квадрату напряженности электрического поля, но разное по величине. Более всего смещается уровень с m=0, меньше всего - с m = l.

См. также

Примечания

Эта страница использует содержимое раздела Википедии на русском языке. Оригинальная статья находится по адресу: Эффект Штарка. Список первоначальных авторов статьи можно посмотреть в истории правок. Эта статья так же, как и статья, размещённая в Википедии, доступна на условиях CC-BY-SA .

Читайте также: