Квадратичный эффект Штарка

В отличных от атома водорода веществах расщепление линий в электрическом поле пропорционально квадрату напряженности электрического поля. Такой эффект Штарка называется квадратичным. Теория этого эффекта была построена в 1927 г. Она утверждает, что уровень, который характеризуется главным квантовым числом n и орбитальным квантовым числом l, расщепляется на l + 1 подуровней (по числу возможных значений модуля магнитного квантового числа m. Смещение каждого из подуровней пропорционально квадрату напряжённости электрического поля, но разное по величине. Более всего смещается уровень с m = 0, меньше всего — с m = l. Квадратичный эффект Штарка всегда отрицателен и смещает энергетические уровни в сторону меньших энергий.

Рис 2 - Зависимость величины расщепления уровня энергии De от напряженности электрического поля Е.

В этом случае получается не симметричная относительно первичной линии картина расщепления. Квадратичный Штарка эффект типичен для многоэлектронных атомов. Величина его невелика - в полях ~105 В/см расщепление ~10^-4 эВ.

Для достаточно симметричных молекул, обладающих постоянным дипольным моментом, характерен Штарка эффект, в других случаях обычно наблюдается квадратичный Штарка эффект.

Рис 3 – Схема наблюдения эффекта Штарка

Обозначения:

1 - источник излучения (исследуемый объект); 2 - силовые линии электрического поля; 3 - линза; 4 - поляроид; 5 - пластинка в 1/4 длины волны света; 6 - спектрометр; 7 - p|| и s^ - компоненты поляризованного излучения.

При этом для компоненты поляризации, параллельной магнитному полю (p-компонента) линия не расщепляется, а для компоненты поляризации, перпендикулярной магнитному полю (s-компонента) линия расщепляется в триплет (см. рис. 4).