塞曼效应与斯塔克效应:一些值得体会的故事

2015-12-18 23:26:31  微科普
本文作者:张江敏

塞曼效应与斯塔克效应:一些值得体会的故事

2015-12-18 23:26:31
作者:张江敏
来源:微科普
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 学过原子物理和量子力学的应该都知道zeeman effect(塞曼效应)和stark effect(斯塔克效应)。这两个效应互为对照,一个是外磁场引起的原子(或者分子)谱线的分裂,一个是外电场引起的原子谱线的分裂。

历史上,二者中先被发现的是塞曼效应。1896年,塞曼发现很多物质的特征谱线在外加磁场下会分裂成几条。这个现象很快被lorentz完全用经典力学解释了。既然磁场可以引起谱线的分裂,那么自然地人们会想到,也许电场也可以引起谱线的分裂。

最早着手这方面探索的是大牛Voigt。他试试了Na原子,没发现谱线分裂。参观过Voigt实验室的Stark意识到,应该采用质量轻元素如氢或者氦,并且应该用尽可能强的电场。然后,于1913年,他真的成功地观察到了氢原子在外电场下的谱线分裂。

注意到这两个效应的发现之间有长达17年的间隔!

为什么在已知塞曼效应的情况下,发现斯塔克效应这么难?其实,对于一个对电动力学有所了解的人来说,这二者在时间上的顺序貌似搞反了。通常,大家的经验是,在光与物质的作用中,重要的是电场分量,而磁场分量相比之下则可以被忽略。所以,也许斯塔克效应应该更容易被观察到。

也许只有学过量子力学的人才能理解这背后的问题所在。

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