შტარკის ეფექტი

შტარკის ეფექტი — სპექტრული ხაზების გახლეჩა ელექტრულ ველში; აღმოაჩინა ი. შტარკმა 1913 წელს წყალბადის ატომების სპექტრის შესწავლისას. შტარკის ეფექტი შეინიშნება ატომებისა და სხვა კვანტური სისტემების სპექტრებში. მისი მიზეზია კვანტური სისტემის ენერგიის დონეების წანაცვლება და ქვედონეებად გახლეჩა ელექტრულ ველში. ამიტომ ტერმინი "შტარკის ეფექტი" მიეკუთვნება არა მარტო სპექტრული ხაზების გახლეჩას ელექტრულ ველში, არამედ ენერგიის დონეების წანაცვლებასა და გახლეჩასაც ამ ველში.

შტარკის ეფექტი

შტარკის ეფექტი ახსნილ იქნება კვანტური მექანიკის საფუძველზე. განსაზღვრული ε ენერგიის მქონე მდგომარეობაში მყოფი ატომი (ან სხვა კვანტური სისტემა) გარე E ელექტრულ ველში იძენს Δε ენერგიას, რომელსაც შეესაბამება ატომის ერთი შესაძლებელი მდგომარეობა (გადაუგვარებელი დონე), E ველში მიიღებს ε+Δε ენერგიას, ე.ი წაინაცვლებს. გადაგვარებული ენერგიის დონის სხვადასხვა მდგომარეობას შეუძლია შეიძინოს სხვადასხვა დამატებითი ენერგია Δεα (α=1,2,...g, სადაც g გადაგვარების ხარისხია). ამის შედეგად გადაგვარებული დონე იხლიჩება შტარკის ქვედონეებად, რომელთა რიცხვი უდრის Δεα განსხვავებულ მნიშვნელობათა რიცხვს. მაგალითად, ატომის ენერგიის დონე მოძრაობის რაოდენობის მომენტის განსაზღვრული $M={h \over 2\pi }{\sqrt {J(J+1)}}$ მნიშვნელობისას (h არის პლანკის მუდმივა, J=0,1,2...-სრული მოძრაობის რაოდენობის მომენტის კვანტური რიცხვი) ელექტრულ ველში იხლიჩება ქვედონეებად,რომლებიც ხასიათდებიან mJ მაგნიტური კვანტური რიცხვების სხვადასხვა მნიშვნელობით (mJ განსაზღვრავს M-ის პროექციას E მიმართულებაზე). ამასთან, -mJ და +mJ მდგომარეობებს შეესაბამება ერთნაირი დამატებითი Δε ენერგია. ამიტომ შტარკის ყველა ქვედონე (გარდა ქვედონისა, რომლისთვისაც m=0) ორჯერადად გადაგვარებული აღმოჩნდება (განსხვავებით გახლეჩისაგან მაგნიტურ ველში, სადაც ყველა ქვედონე გადაუგვარებელია).

არსებობს წრფივი შტარკის ეფექტი, როდესაც Δε ენერგია E პროპორციულია და კვადრატული შტარკის ეფექტი, როდესაც ენერგია $E^{2}$ პროპორციულია. პირველ შემთხვევაში ენერგიის დონეების გახლეჩის სურათი სიმეტრიულია, მეორეში - არასიმეტრიული.

შტარკის ეფექტის მნიშვნელოვანი შემთხვევაა იონის ენერგიის დონეების გახლეჩა კრისტალურ მესერში მეზობელი იონების მიერ შექმნილი შიგაკრისტალური Eკრ. ველის გამო. ეს მოვლენა გასათვალისწინებელია კრისტალთა სპექტროსკოპიაში და მნიშვნელოვანია კვანტური მაძლიერებლების მუშაობისთვის.

შტარკის ეფექტი შეინიშნება ცვლად ელექტულ ველებშიც. შტარკის ქვედონეების მდებარეობის ცვლილება ცვლად ელექტრულ E ველში შეიძლება გამოყენებული იქნეს ხელსაწყოებში კვანტური გადასვლის სიხშირის შესაცვლელად (შტარკის მოდულაცია).

სწრაფად ცვლადი ელექტრული ველის გავლენა ატომების იონების ენერგიის დონეების მდებარეობაზე განსაზღვრავს პლაზმაში სპექტრული ხაზების შტარკის გაგანიერებას. შტარკის გაგანიერება საშუალებას იძლევა შეფასდეს დამუხტული ნაწილაკების კონცენტრაცია პლაზმაში (მაგალითად, ვარსკვლავთა ატმოსფეროში).

ლიტერატურა

• ქართული საბჭოთა ენციკლოპედია, ტ. 11, თბ., 1987. — გვ. 44.