Штарка

Для того чтобы источник испускал достаточно монохроматическое излучение с хорошо воспроизводимой средней длиной волны, нужно по возможности устранить все причины, возмущающие излучение. Свечение должно вызываться в парах низкого давления во избежание возмущений вследствие соударений атомов и при небольшом разрядном токе для ослабления возмущающего действия электрических полей (эффект Штарка), обусловленных электронами и ионами пара при значительной их концентрации. Наиболее трудно устранить влияние эффекта Допплера (см. 128), вызванного тепловым движением излучающих атомов, и осложнения, связанные со структурой излучающих атомов. Для ослабления эффекта Допплера желательно иметь в качестве излучателя вещество с атомами возможно большей массы, обладающее необходимой упругостью пара при возможно низкой температуре (см. 22). Сложность излучаемых [c.143]

Наконец, следует считаться с тем обстоятельством, что светящиеся атомы могут оказаться под действием магнитных и электрических полей окружающих атомов, вызывающих изменение излучаемой частоты вследствие эффекта Зеемана и эффекта Штарка. Так как изменение частоты различных атомов различно, то эта причина также ведет к различному уширению спектральных линий. Действие ее (особенно эффекта Штарка) может быть весьма заметным при наличии сильной ионизации и, следовательно, сильных электрических полей. По-видимому, при свечении в разряде электрической искры действие этого фактора очень значительно и вызывает сильное уширение (десятые ангстрема и больше) некоторых линий. [c.575]

Рис. 31.8. Схема трубки для наблюдения эффекта Штарка.

Классическая теория (см. выше) не в состоянии объяснить эффект. Подобно аномальному эффекту Зеемана явление Штарка требует для своего объяснения учета законов строения атома, т. е. квантовых законов. Квантовая теория явления, разработанная впоследствии (Эпштейн — Шварцшильд, 1916 г.), удовлетворительно объясняет все его особенности. Также удовлетворительно объяснено то обстоятельство, что другие элементы, обладающие более чем одним электроном, не обнаруживает линейного эффекта Штарка. Ионизованный атом гелия с одним электроном, наоборот, дает линейный эффект, подобный эффекту в водороде. [c.632]

Уровни электрической структуры — это уровни энергии, получающиеся при расщеплении уровней энергии свободных атомов и молекул во внешнем электрическом поле. Происходит расщепление как электронных уровней атомов и молекул, так и вращательных уровней молекул, обладающих дипольным электрическим моментом. Величина расщепления электронных уровней энергии в сильных полях (порядка десятков и сотен тысяч вольт па сантиметр) достигает десятитысячных и тысячных долей электрон-вольта. Для вращательных уровней энергии в применяемых электрических полях порядка тысяч вольт па сантиметр величина расщепления составляет миллионные доли электрон-вольта. В видимой и ультрафиолетовой областях спектра наблюдается расщепление спектральных линий атомов в электрическом поле, соответствующее расщеплению электронных уровней энергии, которое носит название эффекта Штарка. Расщепление вращательных уровней дипольных молекул в электрическом поле может изучаться непосредственно радиоспектроскопическим методом электрического резонанса. [c.229]

Силы взаимодействия в кристалле соли могут быть различного происхождения взаимодействие между магнитными ионами (магнитное диполь-ное взаимодействие, либо обменное взаимодействие) эффект Штарка, вы- [c.426]

Эффект Штарка в стационарном электрическом поле состоит в расщеплении и смещении спектральных линий под действием внешнего электрического поля. В большинстве практически важных случаев внешнее поле мало по сравнению с внутренним полем атома, и влияние его на атомную систему можно рассматривать как малое возмущение. Получение электрических полей, близких к напряженности внутреннего поля атома (< =6-10 В/см), возможно лишь в сфокусированном лазерном пучке. [c.264]

Штарк наблюдал смещение спектральных линий, пользуясь в качестве источника света быстро несущимися светящимися атомами в каналовых лучах. Из этих опытов можно, пользуясь принципом Допплера, определить скорость каналовых лучей. Наблюдения оказались в согласии с оценкой этих скоростей по данным отклонения в электрическом и магнитном по [ях. В случае водорода получающиеся скорости столь значительны (порядка 10 см/с), что наблюдение смещения можно без труда выполнить при помощи призменного спектрограс )а умеренной разрешающей силы. [c.440]

Штарк (1913 г.) преодолел это затруднение и открыл явление, названное его именем и совсем не похожее на предсказанное Фогтом явление в водороде было гораздо сильнее ожидаемого и, кроме того, оказалось зависящим от первой степени напряженности доля Е (линейный эффект). [c.630]

Квадратичный эффект, предсказанный Фогтом, был открыт значительно позднее (1924 г.), и связан при помощи полной теории с линейным эффектом Штарка. Грубое наблюдение влияния электрических полей на спектральные линии водорода возможно в любой разрядной трубке вблизи катода, где господствуют сильные поля (метод Ло Сурдо). [c.632]

Расщепление, связанное со сверхтонкой структурой (взаимодействие с магнитным моментом ядра или с его электрическим кнадрупольным моментом), обычно имеет меньший порядок величины, чем расщепление, связанное с эффектом Штарка оно не влияет на пригодность соли для процесса адиабатического размагничивания, но определяет нижний предел температур, которые могут быть ири этом достигнуты. [c.427]

Если в соли имеют место различные взаимодействия, приводящие к различным расщеплениям уровня, то кривая энтропии в поле, равном нулю, имеет более сложный ха])актер. Предположим, что соль обладает четырехкратно вырожденным основным уровнедг, который благодаря эффекту Штарка в кристалле расщеплен на два двукратно вырожденных уровня, находящихся один от другого на расстоярши 0,2 см кроме того, предположим, что наблюдается уишреиие каждого из этих двух уровней па величину 0,01 см , вызванное магнитным взаимодействием. Тогда в области температур вблизи 0,3"" К энтропия уменьшается от / 1п4 до Я п2 [c.428]

Чтобы ограничиться обсуждением эффекта Штарка лншь в той мере, в какой он затрагивает адиабатическое размагничивание, мы рассмотрим только следующие вопросы 1) влияние указанного эффекта на энтропию и теплоемкость в поле, равном нулю 2) его влияние на восприимчивость [c.463]

Отклонения от закона Кюри в слабых ио.яях, обусловленные штарков-ским расщенлением, могут быть описаны формулой [c.464]

ОТ иона. Две другие расноложены на лннии, перпендикулярной квадрату, на несколько большем расстоянии от иона (2,3 А). Это заставляет предположить, что эффект Штарка в криспалле может определяться с суперпозицией кубического и тетрагонального электрических полей. [c.487]

Ширина спектральных линий в полом катоде обусловлена в основном доплеровским уширением. Для его уменьшения прибегают к охлаждению катода. Вследствие выделения тепла при разряде температура газа внутри полости катода может быть заметно выше температуры его стенок. Для линий водородоподобных атомов, сильно подверженных эффекту Штарка, может оказаться существенным их уширение заряженными частицами в плазме. Резонансные линии элементов нередко испытывают уширение вследствие самопоглощения. (Об уширенин спектральных линий см. задачу 17 I.) [c.74]

Квадратичный штарк-эффект может наблюдаться и в атомных систе.мах с одним электроном (в атоме водорода и в водородоподобных ионах). В этом случае дополнительная энергия, пропорциональная < , обусловлена взаимодействием некоторых уровней атома, возмущающих друг друга. Это имеет место, когда энергия взаимодействия атома с полем становится сравнимой с энергетическим расстоянием между соседними уровнями. Например, в водородном атоме имеется очень малое тонкое расщепление уровней. В очень слабых электрических полях штарковское смещение уровней меньше величины тонкого расщепления, и наблюдается линейный эффект Штарка. При увеличении поля в результате возрастающего щтарковского расщепления уровней происходит их сближение. Они начинают взаимодействовать друг с другом. Наиболее сильно взаимодействуют уровни с одинаковым главным квантовым числом п, но с разными побочными квантовыми числами I, различающимися на единицу. Например, уровень Р, у которого 1=1, сильно возмущается близкими уровнями 8 и имеющими соответственно 1=6 и 1 = 2. В результате такого взаимодействия к линейному штарк-эффекту добавляется квадратичный. [c.265]

При дальнейшем увеличении поля тонкое расщепление уровней можно не учитывать по сравнению с дополнительной энергией, приобретаемой атомом в поле. В таком приближении уровни тонкой структуры можно считать вырожденными (совпадающими по энергиям). При этом снова наблюдается линейный штарк-эффект. Для водородного атома с его очень малым тонким расщеплением уровней электрические поля практически во всех источниках света являются достаточно большими, чтобы наблюдался линейный эффект Штарка. [c.265]

Очень большие электрические поля (для водорода < 10 В/см) приводят к такому изменению энергии расщепившихся уровней, что может возникнуть взаимодействие уровней с разными главными квантовыми числами я. При этом опять наблюдается квадратичный штарк-эффект. Чередование линейного и квадратичного штарк-эффекта с увеличением поля схематично показано на рис. 99. [c.266]

Рис. 99. Чередование линейного и квадратичного штарк-эффекта с ростом напряженности < внешнего электрического поля для водородных уровней 22Р /2, 2 51/2 и З Рз/г — энергия уровня, к — квантовое число (см. (5.52) ) / — слабое поле (линейный штарк-эффект) II—промежуточное поле (квадратичный штарк-эффект) III — сильное поле (линейный штарк-эффект) IV—сверхсильное поле (квадратичный штарк-эффект)

Линейный штарк-эффект, аналогичный описанному, может наблюдаться и в случае сложных атомов. Для этого необходимо, чтобы рассматриваемые уровни были водородоподобны, т. е. для них можно было бы пренебречь тонким расщеплением. В атомах многих элементов водородоподобными являются уровни с большим побочным квантовым числом / (уровни ) и f) и среди них — особенно уровн1г с высоким главным квантовым числом п. [c.268]

В качестве примера можно привести атом лития, наиболее близкий к водородной системе. Схема уровней Ь1 изображена на рис. 18. Уровень 4 Я, при переходе с которого излуч.ается линия с длиной волны >ь=460,3 нм, подвержен линейному штарк-эффекту при напряженности поля < 30 кВ/см. Поле такой величины вполне достижимо, например, в искровых источниках света. Более высокий уровень 5 0 (Х=413,2 нм) при всех реальных полях в источниках света обнаруживает линейный эффект Штарка. Это относится и к еще более высоким уровням (Х=391,5 нм) и 7 0 (Х=379,5 нм). [c.268]

Чем ниже уровень и чем меньше квантовое число I, тем больше должны быть поля, обеспечивающие переход штарк-эффекта из квадратичного в линейный. Так, для резонансных уровней сильные поля, достаточные для появления линейного эффекта Штарка, настолько велики, что недостижимы в реальных источниках света. [c.268]

Для атома водорода и водородоподобных ионов уширение линий при линейном штарк-эффекте вполне удовлетворительно объясняется статистической теорией. Согласно этой теории расщепление линий, описываемое функцией /(< , V), происходит как бы в однородном поле с напряженностью ( , вызываемом квазинепо-движными заряженными частицами (ионами). Имеется некоторая вероятность (ё) существования напряженности поля, вызывающей появление в излучении частоты V. В этом случае контур линии рассчитывается статистически через вероятность < ё) [c.269]

Вычисление контура линии по формуле (5.58) в общем случае очень сложно. Для упрощения можно предположить, что под действием поля линия растягивается в равномерную полоску. Это приближение вполне удовлетворительно, так как при линейном эффекте Штарка (например, в случае бальмеровских линий водорода) компоненты линии располагаются густо и равномерно по всей области расщепления (рис. 101). В таком приближении ширина линии за счет действия ионов при линейном штарк-эффекте считается равной расстоянию между крайними штарковскими компонентами [c.269]

Формулы (5.64) и (5.65) относятся к случаю квадратичного штарк-эффекта, когда электрические микрополя в плазме недостаточно сильны, и энергия взаимодействия атома с полем много меньше энергии тонкого расщепления уровней. Уширение и сдвиг линий в этом случае невелики, и для их наблюдения необходимо использовать спектральные приборы высокой разрешающей силы (например, интерферометр Фабри-Перо). Кроме того, теоретические данные для линий с квадратичным штарк-эффектом нельзя считать достаточно точными. Во всяком случае надежную величину концентрации электронов можно получить, лишь усредняя результаты определения Уе по нескольким линиям данного элемента. [c.271]

Значительно больший практический интерес представляют линии, в реальных полях плазмы подверженные линейному штарк-эффекту, — линии водорода и водородоподобных ионов. Эти линии обычно настолько широки, что их ширина может быть измерена на спектрах, полученных с обычными спектрографами средней или высокой дисперсии. Штарковское уширение водородных линий рассчитано для температур от 10 000 до 40 000 К (для Яр от 5000 К) и для концентраций Уе от 10 до 10 см (для Яр от [c.271]

При очень высоких электронных плотностях уширение линий настолько велико, что крылья линий с разными главными квантовыми числами перекрываются. В этих условиях измерение ширины линий затруднено и, кроме того, к линейному штарк-эффекту добавляется квадратичный. При значениях Л е, меньших 10 см , штарковское уширение становится незначительным, и контур линии в большей степени может определяться другими факторами, например эффектом Доплера. При малой ширине линии нельзя пренебрегать и аппаратурными искажениями формы линии. [c.272]

Экспериментальная установка. Для измерений Ме по ширинам линий с линейным штарк-эффектом удобно использовать спектрограф с большой дисперсией, чтобы при получаемых уширениях можно было пренебречь аппаратными искажениями. Если ширина аппаратной функции не превышает /б от ширины линии, аппаратные искажения можно считать малыми. [c.274]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...