Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Кіріспе
Электр өрісінде спектрлік сызықтардың бөлінуі
Spectral line splitting in electrical field
Старк эффектісі – сыртқы электр өрісінің әсерінен атомдар мен молекулалардың спектрлік сызықтарының ығысуы және бөлінуі. Бұл Земан эффектісінің электр өрісіндегі аналогы, онда магнит өрісінің болуы спектрлік сызықты бірнеше құраушыға бөледі. Алғашқыда тұрақты жағдай үшін қолданылғанмен, бұл термин уақытқа өзгеретін электр өрістерінің әсерін сипаттау үшін де қолданылады. Атап айтқанда, Старк эффектісі плазмадағы зарядталған бөлшектердің спектрлік сызықтардың қысымдық кеңеюіне (Старк кеңеюіне) жауапты. Көптеген спектрлік сызықтар үшін Старк эффектісі қолданылған электр өрісіне пропорционалды сызықтық немесе жоғары дәлдікпен квадраттық болып келеді. Старк эффектісі эмиссиялық және сіңіру сызықтарында байқалуы мүмкін. Екіншісі кейде кері Старк эффектісі деп аталған, бірақ бұл термин қазіргі әдебиетте қолданылмайды.
The Stark effect is the shifting and splitting of spectral lines of atoms and molecules due to the presence of an external electric field. It is the electric field analogue of the Zeeman effect, where a spectral line is split into several components due to the presence of the magnetic field. Although initially coined for the static case, it is also used in the wider context to describe the effect of time dependent electric fields. In particular, the Stark effect is responsible for the pressure broadening (Stark broadening) of spectral lines by charged particles in plasmas. For most spectral lines, the Stark effect is either linear (proportional to the applied electric field) or quadratic with a high accuracy. The Stark effect can be observed both for emission and absorption lines. The latter is sometimes called the inverse Stark effect, but this term is no longer used in the modern literature.
Тарих
Эффекттің аты 1913 жылы оны ашқан неміс физигі Йоханнес Старктың есімімен аталған. Оны сол жылы итальяндық физик Антонино Ло Сурдо тәуелсіз түрде ашқан, сондықтан Италияда оны кейде Старк–Ло Сурдо эффекті деп атайды. Бұл эффекттің ашылуы кванттық теорияның дамуына маңызды үлес қосты және 1919 жылы Старк физика саласындағы Нобель сыйлығымен марапатталды. Магниттік Земан эффектісінен, әсіресе Хендрик Лоренцтің оны түсіндіруінен шабыттанған Вольдемар Войт электр өрісіндегі квази-эластикалық байланысқан электрондардың классикалық механикалық есептеулерін жүргізді. Эксперименттік сындыру көрсеткіштерін пайдалана отырып, ол Старк бөлінісінің шамасын бағалады. Бұл баға бірнеше рет төмен болды. Бұл болжамды ескермей, Старк сутек атомының қозу күйлерінде өлшеулер жасады және бөліністерді байқауға қол жеткізді. Бохр–Сомерфельд ("ескі") кванттық теориясын қолдану арқылы Пол Эпштейн мен Карл Шварцшильд тәуелсіз түрде сутектегі сызықтық және квадраттық Старк эффектісі үшін теңдеулер шығарды. Төрт жылдан кейін Хендрик Крамерс спектральдық өтулердің қарқындылығы үшін формулаларды тудырды. Крамерс сондай-ақ, салыстырмалы кинетикалық энергияға түзетулермен және электрон спині мен орбиталық қозғалыс арасындағы байланыс арқылы нәзік құрылымның әсерін қосты. Кванттық механикалық өңдеудің алғашқы жұмысын (Вернер Гейзенбергтің матрицалық механикасы шеңберінде) Вольфганг Паули жасады. Эрвин Шредингер кванттық теория бойынша үшінші мақаласында (онда ол өзінің бұзылу теориясын енгізді) Старк эффектісін кеңінен талқылады, бір жағынан Эпштейннің 1916 жылғы жұмысының әдісімен (бірақ ескіден жаңа кванттық теорияға жалпыланды), екінші жағынан – оның (бірінші реттік) бұзылу тәсілімен. Соңында Эпштейн жаңа кванттық теория тұрғысынан сызықтық және квадраттық Старк эффектісін қайта қарастырды. Ол сызық қарқындылығы үшін теңдеулер шығарды, бұл ескі кванттық теория бойынша алынған Крамерстің нәтижелерінен айқын жақсару болды. Сутектегі бірінші реттік (сызықтық) Старк эффектісі ескі Бохр–Сомерфельд моделімен де, атомның кванттық механикалық теориясымен де сәйкес келеді, бірақ жоғары реттік түзетулер сәйкес келмейді.
The effect is named after the German physicist Johannes Stark, who discovered it in 1913. It was independently discovered in the same year by the Italian physicist Antonino Lo Surdo, and in Italy it is thus sometimes called the Stark–Lo Surdo effect. The discovery of this effect contributed importantly to the development of quantum theory and Stark was awarded with the Nobel Prize in Physics in the year 1919. Inspired by the magnetic Zeeman effect, and especially by Hendrik Lorentz's explanation of it, Woldemar Voigt performed classical mechanical calculations of quasi elastically bound electrons in an electric field. By using experimental indices of refraction he gave an estimate of the Stark splittings. This estimate was a few orders of magnitude too low. Not deterred by this prediction, Stark undertook measurements on excited states of the hydrogen atom and succeeded in observing splittings. By the use of the Bohr–Sommerfeld ("old") quantum theory, Paul Epstein and Karl Schwarzschild were independently able to derive equations for the linear and quadratic Stark effect in hydrogen. Four years later, Hendrik Kramers derived formulas for intensities of spectral transitions. Kramers also included the effect of fine structure, with corrections for relativistic kinetic energy and coupling between electron spin and orbital motion. The first quantum mechanical treatment (in the framework of Werner Heisenberg's matrix mechanics) was by Wolfgang Pauli. Erwin Schrödinger discussed at length the Stark effect in his third paper on quantum theory (in which he introduced his perturbation theory), once in the manner of the 1916 work of Epstein (but generalized from the old to the new quantum theory) and once by his (first order) perturbation approach. Finally, Epstein reconsidered the linear and quadratic Stark effect from the point of view of the new quantum theory. He derived equations for the line intensities which were a decided improvement over Kramers's results obtained by the old quantum theory. While the first order perturbation (linear) Stark effect in hydrogen is in agreement with both the old Bohr–Sommerfeld model and the quantum mechanical theory of the atom, higher order corrections are not.