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Stark-EffektIn der Atomphysik beschreibt der Stark-Effekt die Verschiebung und Aufspaltung von atomaren bzw. molekularen Spektrallinien im elektrischen Feld. Er ist das Analogon zum Zeeman-Effekt, bei dem sich in Anwesenheit eines magnetischen Feldes Spektrallinien aufspalten. Es wird unterschieden zwischen dem linearen, quadratischen und dem AC-Stark-Effekt. Weiteres empfehlenswertes FachwissenDer Effekt ist benannt nach Johannes Stark, der ihn im Jahre 1913 entdeckte. Unabhängig wurde er ebenfalls im selben Jahr von dem italienischen Physiker Antonio Lo Surdo entdeckt. Frühere, nicht erfolgreiche Versuche, den Effekt nachzuweisen, wurden schon von Woldemar Voigt im Jahre 1899 unternommen. MechanismenIn der quantenmechanischen Betrachtung führt das elektrische Feld zu einem weiteren Term im Hamiltonoperator. Ist das Feld ausreichend schwach, so hat dieser Term die Form Hierbei ist der Zusatzterm im Hamiltonoperator, das elektrische Dipolmoment und E die elektrische Feldstärke. Man kann mithilfe der Störungstheorie die neuen Energieeigenwerte bestimmen (siehe Ref. [1] ) Dabei können sich folgende Energieverschiebungen ergeben:
(siehe Ref. [2] ) Falls , besitzt das Atom ein permanentes Dipolmoment (siehe Ref. [3]), und die Energie Udip des Dipols ist proportional zur angelegten Feldstärke: Demnach werden entartete Energieniveaus im elektrischen Feld aufgespalten. In der Literatur ist als Bedingung für die Starkverschiebung häufig die Entartung des Drehimpulses l im Nullfeld angegeben. Da diese immer gemeinsam mit der k-Entartung auftritt, ist dies richtig. Dennoch hat die l-Entartung nicht direkt etwas mit der Starkverschiebung zu tun.
AnwendungenNach der Entdeckung gelang die genaue Aufklärung der Struktur von Atomen mit Hilfe des Stark-Effekts. Heutzutage findet der Effekt Anwendung in der kryogenen Einzelmolekülspektroskopie und in der Laserkühlung. Letzteres aufgrund der aus der AC-Stark-Verschiebung resultierenden Dipolkräfte. Literatur
Kategorien: Quantenphysik | Atomphysik |
Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Stark-Effekt aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar. |