Авиационно инженерство Административно право Административно право Беларус Алгебра Архитектура Безопасност на живота Въведение в професията „психолог” Въведение в икономиката на културата Висша математика Геология Геоморфология Хидрология и хидрометрия Хидросистеми и хидравлични машини Културология Медицина Психология икономика дескриптивна геометрия Основи на икономически т Oria професионална безопасност Пожарна тактика процеси и структури на мисълта, Професионална психология Психология Психология на управлението на съвременната фундаментални и приложни изследвания в апаратура социалната психология социални и философски проблеми Социология Статистика теоретичните основи на компютъра автоматично управление теория на вероятностите транспорт Закон Turoperator Наказателно право Наказателно-процесуалния управление модерна производствена Физика Физични феномени Философски хладилни инсталации и екология Икономика История на икономиката Основи на икономиката Икономика на предприятията Икономическа история Икономическа теория Икономически анализ Развитие на икономиката на ЕС Спешни ситуации ВКонтакте Однокласници Моят свят Facebook LiveJournal Instagram
border=0

Старк ефект

<== предишна статия | следващата статия ==>

Ефектът е създаден през 1913 г. от немския учен Йоханес Старк. Той характеризира зависимостта на емисионния спектър на атомите от силата на електрическото поле. Зависимостта може да бъде линейна и квадратична. За атоми с ненулев диполен момент, изместването на линиите на спектъра е пропорционално на силата на електрическото поле в първата степен, а за другите атоми във втория. Това се обяснява с факта, че дипол с диполен момент в електрическо поле има допълнителна енергия :

, , (5.3)

Ако в нормалното състояние отсъства диполен момент на молекули, то се появява под действието на полето. Това е причината за квадратичната зависимост на спектъра на разделяне от силата на електрическото поле. В този случай, полето може да бъде или външно по отношение на източника, или вътрешно, създадено от съседни атоми или йони.

Ефектът на Старк е по същество същият като ефекта на Зееман. Под действието на електрическо поле облак от електрони, заобикалящ ядрото на излъчващ се атом, променя своето положение спрямо ядрото. В резултат на това енергийните нива на електроните в един атом се променят. Тъй като светлината се излъчва, когато електронът преминава от едно енергийно ниво към друго, промяната в енергийните нива води до промяна в спектъра на излъчваната светлина. Ефектът на Старк е едно от най-убедителните потвърждения на квантовата теория за структурата на материята.

Теорията за ефекта Stark на квантовия размер се използва при изследването на полупроводникови нанокристали при условия, при които доминираща роля има поляризационното взаимодействие на електрона и дупка с повърхността на нанокристала. Установено е, че изместването на нивата на квантизация на размера на електрона и дупка в нанокристала във външно равномерно електрично поле в областта на междусекторната абсорбция се определя от квадратичния ефект на Старк. Предложен е нов електро-оптичен метод, който позволява да се определят стойностите на критичните радиуси на нанокристалите, в които могат да възникнат насипни екситони.

Ефектът е открит при изучаване на спектъра на водорода. В допълнение към водорода, този ефект е изследван подробно в спектрите на хелий, алкални метали (Li, Na, K и др.) И редица други елементи.

Този ефект е напълно квантово-механичен и не може да бъде обяснен в рамките на класическата физика. Електронните термини се разделят не само във външното поле, но и в полето, създадено от съседни атоми и молекули. Следователно, разделянето на Старк е в основата на теорията за кристалното поле, което е от голямо значение в химията.

Линейният ефект на Старк , т.е. разделянето на термините, чиято величина е пропорционална на интензивността на електричното поле, се наблюдава за една физическа система - водороден атом. Този факт се обяснява с факта, че за един водороден атом има дегенерация на електронни термини с различни стойности на орбиталния квантов номер, който не е присъщ на друг елемент.

Ефектът на Старк беше обяснен на базата на квантовата механика. Квантова система (атом, молекула) в състояние с определена енергия придобива вътреш. Електрическо поле Е допълнителна енергия (тъй като електричното поле променя състоянието на заредените частици, влизащи в системата, например, електроните в един атом). В резултат на това нивото на енергия, към-ром, съответства на едно възможно състояние на атома (недегенерирано ниво), в електрически. полето ще има енергия , т.е. той ще се премести. За дегенерираното енергийно ниво (съответства на няколко възможни състояния на системата със същата енергия а) различни състояния могат да придобият различни допълнителни енергии. 1, 2, ..., g, където g е степента на дегенерация на нивата). В резултат, изроденото ниво се разделя на поднива с енергия , чийто брой е равен на броя на различните стойности , Така, енергийното ниво на атом с дадена стойност на ъгловия импулс (J = 0, 1, 2 ... е квантово число) се разделя на електрически. поле на поднива, характеризиращи се с различни стойности на друго квантово число m (различна величина на проекцията на момента M върху посоката на електрическото поле). Въпреки това, стойностите на -m и + m съответстват на една и съща допълнителна енергия. така че всички явни поднива (с ) се оказват два пъти дегенерирани (за разлика от разделянето в магнитно поле, където всички поднива не са дегенерирани).

Фиг. 1. Зависимостта на разделянето от силата на електрическото поле Е с линейния Stark ефект (разделяне на нивото на водороден атом, който отговаря на главното квантово число n = 3, на 5 поднива).

Има линеен ефект на Старк, когато пропорционално на Е (фиг. 1) и квадратичния ефект на Старк, когато пропорционално на E2 (фиг. 2). В първия случай картината на разделянето на енергийните нива и спектралните линии, получени от преходите между тях, е симетрична, във втората е асиметрична. Линейният Stark ефект е характерен за водорода в не твърде силни полета (в полета ~ In / cm е хилядни от eV). Нивото на енергия на водороден атом с дадена стойност на главното квантово число n е симетрично разделено на 2n-1 еднакво разположени поднива (фиг. 1 съответства на n = 3, 2n-1 = 5). Компонентите на спектралните линии, поради преходите между нивата, разделени в електрическо поле, имат поляризационен ефект. Ако електрическото поле е ориентирано перпендикулярно на наблюдателя, тогава някои от компонентите са поляризирани надлъжно ( -компоненти), а останалите - напречно -components). С надлъжната посока на полето -компонентите не се появяват, а на място -компоненти възникват неполяризирани компоненти. Интензитетите на различните компоненти са различни.

На фиг. Фигура 3 показва разцепването, получено от спектралните линии на ефекта на Старк на водород Н ,

Фиг. 2. Зависимостта на разделянето
от електрическото поле Е
с квадратичен ефект на Старк
(поднива са разделени с
различни разстояния).

В допълнение към водорода, линейният Stark ефект се наблюдава в водородни атоми (He +, Li2 +, B3 + и т.н.) и за силно възбудени нива на други атоми (в някои случаи ефектът на Stark води до появата на забранени спектрални линии).

В силните полета, както и в слабите полета, за редица елементи има предимно квадратичен ефект на Старк с асиметричен модел на разделяне. Мащабът на квадратичния ефект е малък (в полетата ~ B / cm разделяне достига десет хилядни от eV).

Фиг. 3. Разделянето на водородната линия Н
в електрическо поле.
Компоненти с различна поляризация
( и ) се появяват, когато са сигурни
комбинации от поднива.

Ефектът на Старк се наблюдава не само в постоянни, но и в променливи електрически полета. Ефектът на високочестотното електрическо поле върху енергийните нива на атомите (йони) определя, в частност, разширяването на спектралните линии на космическата плазма. Движението на плазмените частици и свързаната с тях промяна в разстоянията между тях водят до бързи промени в електрическото поле около всяка излъчваща частица. В резултат на това енергийните нива на атомите (йони), разделящи се, се изместват от неравномерна стойност. Увеличение на ширината на спектралните линии (т. Нар. Разширяване на линиите на Старк) е характерно за излъчването на набор от такива частици.

<== предишна статия | следващата статия ==>





Вижте също:

Феноменът на магнитния резонанс се използва за откриване и измерване на електрическите и магнитните взаимодействия на електрони и ядра в макроскопични количества на материята. Това явление се дължи на парамагнитната ориентация на електроните и ядрените течения външно

Физически основи на електронния микроскоп

Квантовия ефект на Хол и неговата употреба при изграждането на стандарта на съпротива

Сканиращ SQUID микроскоп

Визуални усещания

Конструктивни характеристики и основни характеристики на микроелектромеханичните устройства 3 3.1 MEMS технология

Зееманов ефект

Ефектът на плазмон-екситонното взаимодействие

Квантов осцилатор на базата на електромеханичен резонатор

наноелектрониката

Човешки сензорни системи

Връщане към съдържанието: Физически явления

Видян: 7054

11.45.9.51 © ailback.ru не е автор на публикуваните материали. Но предоставя възможност за безплатно ползване. Има ли нарушение на авторските права? Пишете ни Обратна връзка .