ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
27
орбитального взаимодействия в сильном поле значительно меньше энергии атома
в этом поле. (Уровень в правой части рисунка изображен
пунктирной линией , так как отсутствует в магнитном поле ). По правилам отбора
возможны шесть переходов . Однако им соответствует попарно одна и та же
частота фотона, в результате спектральная линия в эффекте Пашена-Бака
расщепляется на три составляющие.
Рис.7
Штарк-эффект .
Наряду с расщеплением спектральных линий в магнитном поле наблюдается их
расщепление и в электрическом поле (обнаружен Штарком в 1913 г.).
Электрическое поле
ε
r
смещает положительно заряженное ядро из центра тяжести
отрицательных зарядов , что приводит к поляризации атома, индуцированный
дипольный момент которого
P
r
. Величина
P
r
зависит от ориентации орбиты (то
есть от
J
r
) относительно поля
ε
r
, поэтому атом стремится занять положение с
минимальной энергией . Из-за гироскопических сил это приводит к
возникновению прецессии
J
r
вокруг направления
ε
r
, причем m
J
остается
постоянной .Изменение энергии системы в электрическом поле аналогично
случаю магнитного поля:
(
)
EP,
∆=−ε
r
r
.
Оценим величину электрического поля, которое должно вызвать такое же
относительное расщепление, как в эффекте Зеемана при индукции ≈ 1Тл .
Дипольный момент атома по порядку величины можно положить
o
Pea
≈
r
,
где e – элементарный заряд и a
o
– радиус Бора. Аналогично магнитному полю
получим относительное расщепление спектральной линии
0 +1; -1 -1/2;+1/2
0 +1;
-
1
-
1/2 +1/2
+2 +1 +1/2
+
1 0 +1/2
-
1 0
-
1/2
-2 -1 -1/2
2
P
2
S
2
P
2
S
m
L
+2m
S
m
L
m
S
+1 0 +1/2
-
1 0
-
1/2
27
орби тал ьн ого в заи модей ств и я в си л ьн ом пол е зн ачи тел ьн о мен ьше эн ерги и атома
в этом пол е. (У ров ен ь в прав ой части ри су н к а и зображ ен
пу н к ти рн ой л и н и ей , так к ак отсу тств у ет в магн и тн ом пол е ). П о прав и л ам отбора
в озмож н ы шесть переходов . О дн ак о и м соотв етств у ет попарн о одн а и та ж е
частота ф отон а, в резу л ьтате спек трал ьн ая л и н и я в эф ф ек те П ашен а-Бак а
расщ епл яется н а три состав л яющ и е.
mL+2mS mL mS
+2 +1 +1/2
0+1 +1; -1 0 -1/2;+1/2
+1/2
2 0 +1;-1 -1/2 +1/2
2
P P
-1 0 -1/2
-2 -1 -1/2
+1 0 +1/2
2 2
S S
-1 0 -1/2
Ри с.7
Ш т ар к-эффект .
Н аряду с расщ епл ен и ем спек трал ьн ых л и н и й в магн и тн ом пол е н абл юдается и х
расщ епл ен и е и в эл ек три ческ ом пол е (обн ару ж ен Ш тарк ом в 1913 г.).
r
Э л ек три ческ ое пол е ε смещ ает пол ож и тел ьн о заряж ен н ое ядро и з цен тра тяж ести
отри цател ьн ы х зарядов , что при r в оди т к пол r яри заци и атома, и н ду ци ров ан н ый
ди пол ьн ый r момен т к оторого P . rВ ел и чи н а P зав и си т от ори ен таци и орби ты (то
есть от J ) отн оси тел ьн о пол я ε , поэтому атом стреми тся зан ять пол ож ен и е с
ми н и мал ьн ой эн ерги ей . И rз-за ги роск опи ческ и х си л это при в оди т к
r
в озн и к н ов ен и ю прецесси и J в ок ру г н аправ л ен и я ε , при чем mJ остается
постоян н ой .И змен ен и е эн ерги и си стемы в эл ек три ческ ом пол е ан ал оги чн о
сл у чаю магн и тн ого пол я:
r r
( )
∆E = − P, ε .
О цен и м в ел и чи н у эл ек три ческ ого пол я, к оторое дол ж н о в ы зв ать так ое ж е
отн оси тел ьн ое расщ епл ен и е, к ак в эф ф ек те З ееман а при и н ду к ци и ≈ 1Тл .
r
Ди пол ьн ы й момен т атома по порядк у в ел и чи н ы мож н о пол ож и ть P ≈ ea o ,
где e – эл емен тарн ы й заряд и ao – ради у с Бора. Ан ал оги чн о магн и тн ому пол ю
пол у чи м отн оси тел ьн ое расщ епл ен и е спек трал ьн ой л и н и и
