اثر استارک خطی

اثر استارک خطی


http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/i.../Fig_Stark.jpg



مقدمه
از مکانیک کوانتومی می‌دانیم که هر گاه اتم در یک میدان خارجی قرار گیرد، در این صورت در اثر میدان ترازهای انرژی اندکی جابجا می‌شوند. بطوری که این جابجایی ترازها با مشاهده خطوط طیفی حاصل از اتم قابل مشاهده است. مطالعه کامل اثرات میدان بر روی اتم در نظریه اختلال مورد بحث قرار می‌گیرد. از این اثرات تحت عناوین مختلف در مکانیک کوانتومی‌ یاد می‌شود. مثلا اثرات میدان مغناطیسی در اثر زیمان مورد بحث قرار می‌گیرد. اما اگر اتم در یک میدان الکتریکی قرار گیرد، تغییرات مشاهده شده در اتم در اثر استارک خطی مورد ارزیابی قرار می‌گیرد.

چرا میدان الکتریکی می‌تواند روی اتم تأثیر کند؟
در حالت کلی اتم می‌تواند به دو صورت باشد. یا گشتاور دو قطبی الکتریکی دایمی‌ دارد (قطبی است) و یا اینکه غیر قطبی بوده و فاقد گشتاور دو قطبی دائمی ‌است. از نظر کلاسیکی هر دستگاهی که دارای گشتاور دو قطبی دایمی‌ باشد، جابجایی انرژی به بزرگی d.ε را که در آن d گشتاور دو قطبی و ε میدان الکتریکی است، می‌تواند تحمل کند.



http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/i...%B1%DA%A92.JPG




امکان وجود اثر استارک خطی از نظر فیزیکی
اثر میدان الکتریکی بر روی اتم را توسط یک جمله اختلالی که به پتانسیل افزوده می‌شود، در نظریه اختلال بحث می‌کنند. به عنوان مثال اگر یک میدان الکتریکی ε که در جهت محور z قرار دارد، اگر بر اتم اعمال شود، پتانسیل اختلالی به صورت eεz خواهد بود که بخش اختلالی هامیلتون اتم را تشکیل می‌دهد. براساس روابط نظریه اختلالی جابجایی انرژی حالت پایه صفر است. بنابراین برای حالت پایه هیچ جابجایی انرژی وجود ندارد که بر حسب میدان الکتریکی خطی باشد.

همچنین براساس آنچه در مورد گشتاور دو قطبی دایمی‌ بیان شد، اتم نمی‌تواند در حالت پایه‌اش هیچ گشتاور دو قطبی دایمی‌داشته باشد. این استدلال را در مورد هر دستگاهی می‌توان تعمیم داد.یعنی در حالت کلی هر دستگاهی در ناتبهگن نمی‌تواند گشتاور دو قطبی دایمی‌داشته باشد. البته باید توجه داشته باشیم که عبارت ناتبهگن مهم است. یعنی فقط در این صورت است که این حالتها نمی‌توانند ویژه حالتهای عملگر پارتیه شوند. لذا مجذور تابع موج تابعی زوج بوده و جابجایی انرژی صفر خواهد بود. لذا به بیان فیزیکی در این حالت ، اثر استارک خطی نمی‌تواند وجود داشته باشد و چون حالت پایه ناتبهگن است، لذا این مطلب عمومیت داده می‌شود.