Расщепление в штарковском поле

Спектроскопич. методы определения Д. м. молекул основаны на эффектах расщепления и сдвига спектральных линий в электрич. поле (эффект Штарка). Для линейных молекул и молекул типа симметричного волчка известны точные выражения, связывающие Д. м. со штарковским расщеплением линий вращательных спектров. Этот метод дает наиб, точные значения величины Д. м. (ло 10 Д), причем экспериментально определяется не только величина, но и направление вектора Д. м. Важно, что точность определения Д. м. почти не зависит от его абс. величины. Это позволило получить весьма точные значения очень малых Д м. ряда молекул углеводородов, к-рые нельзя надежно определить др. методами. Так, Д. м. пропана равен 0,085 0,001 Д, пропилена 0,364 + 0,002 Д, пропина 0,780 0,001 Д, толуола 0,375 0,01 Д, азулена 0,796 0,01 Д. Область применения метода микроволновой спектроскопии ограничена, однако, небольшими молекулами, не содержащими атомов тяжелых элементов. Направление вектора Д. м. молекулы м. б. определено экспериментально и по Зеемана эффекту второго порядка. [c.76]

Относительные интенсивности зеемановских и штарковских компонент линий. При исследовании зеемановского расщепления спектральных линий наблюдения обычно ведутся по двум направлениям распространения света —вдоль поля (по оси z) и перпендикулярно к полю (по оси х). В первом случае вектор к направлен по оси 2 , а векторы поляризации лежат в плоскости х, у. В качестве двух независимых направлений поляризации q = 1, 2 можно выбрать направления хну. При этом из (31.1) получаем [c.383]

Отсюда сразу видно, что при изменении направления поля на противоположное эта энергия не изменяется. Изменение направления поля эквивалентно переходу из состояния с заданным МJ в состояние с —а следовательно, эти состояния и при наличии поля имеют одинаковые энергии. Для атома водорода эта простая картина эффекта Штарка несколько усложняется. В этом случае орбитали с одним и тем же значением п, но разными I относятся к вырожденному состоянию, и поэтому величина штарковского расщепления уровня зависит от напряженности поля линейно, а не квадратично. Поскольку оператор не зависит от спиновых переменных, то [c.171]

Среднее кристаллическое поле. Штарковское расщепление меньше расстояния между соседними мультиплетами, но больше расстояния внутри мультиплета. В этом случае сохраняется квантовое число а в кристаллическом поле термы расщепляются за счет различной ориентации L относительно кристаллической оси Ь- А. Затем учитывают спин-орби-тальное взаимодействие Л + 5 = М. Набор квантовых чисел в этом случае записывается так [c.54]

Слабое кристаллическое поле. Штарковское расщепление меньше расстояний между уровнями одного мультиплета. В кристаллическом поле термы расщепляются за счет различной ориентации J относительно кристаллической оси J М. Квантовые числа системы — [c.54]

Если Штарковское расщепление мало по сравнению с расстояниями внутри мультиплета ( слабое поле , см. стр. 54), то, как уже было отмечено выше, возникает полный момент количества движения /. Если число [c.58]

Простым примером этих двух разных подходов к задаче может служить задача о взаимодействии атома Н и иона Н+, расположенных на расстоянии г друг от друга. При больших расстояниях г атом Н можно рассматривать находящимся в поле иона Н+, которое можно трактовать как слабое возмущение. Это возмущение приводит к поляризации атома Ник штарковскому расщеплению электронных уровней атома Н. Однако при достаточно малых г такое рассмотрение перестает быть правильным в этом случае мы имеем единую систему — молекулярный ион Hj. [c.18]

Штарковское и зеемановское уширения. Если излучающий атом находится в электрическом или магнитном поле, то его энергетические уровни расщепляются на ряд подуровней. Получающееся вследствие этого расщепление и смещение спектральных линий определяется значением электрического (эффект Штарка) или магнитного (эффект Зеемана) поля, а также электронной конфигурацией излучающего атома (исходного и конечного состояний). [c.26]

До сих пор мы не учитывали тонкой структуры водородных уровней. В полях порядка 100 000 в/сл и выше штарковское расщепление линий больше ширины тонкой структуры, и последняя практически не играет заметной роли. Такие поля могут быть названы сильны ми. [c.381]

С квантовой точки зрения это значение несколько меньше, так как возможно просачивание электрона сквозь потенциальный барьер, отделяющий область стационарных состояний электрона вблизи ядра от области свободного движения электрона. Такое просачивание уменьшает время жизни энергетического состояния атома, что должно вести к ослаблению и одновременному размытию (см. 83) соответствующей спектральной линии. Эксперимент [65. бб] показывает, что. действительно, в сильных электрических полях при больших ге некоторые из компонент штарковского расщепления размываются и одновременно делаются более слабыми. [c.383]

Атомные спектральные линии, измеренные специальным спектральным прибором с высокой дисперсией, обычно шире предсказываемых квантовой механикой. Это уширение возникает в силу ряда причин, наиболее существенными из которых являются допплеровское и штарковское уширения. Допплеровское уширение возникает в связи с тем, что наблюдаемые атомы находятся в постоянном движении. Те атомы, которые движутся к точке наблюдения, испускают излучение более высокой частоты, чем те, которые удаляются. Значительн ое число атомов, испускающих излучение, движется беспорядочно и в результате создает более широкий профиль спектральной линии, имеющий форму кривой Гаусса. Уширение Штарка связано с взаимодействием излучающих атомов с электрическим полем. Электрическое поле вызывает расщепление энергетических уровней каждого атома. Неоднородное поле пламе- [c.717]

Расщепление линий поглощения атомов в электрическом поле. Влияние электрического поля на ширину атомных линий было открыто И. Штар-ком в 1913 г. Электрическое поле напряжённостью Е так же, как и магнитное, сообщает атому дополнительную энергию АЕ . Вырожденные подуровни приобретают индивидуальность, возникает штарковское расщепление спектральных линий. Однако в отличие от магнитного расщепления, АЕ зависит от значения главного квантового числа п. Для атома водорода и атомов [c.397]

Наиболее точным методом определения дипольных моментов является микроволновая спектроскопия. Если поместить газ в электрическое ноле, происходит расщепление чисто вращательных линий на шгарковские компоненты, причем величина расщепления зависит от напряженности электрического поля и дипольного момента. Эффект Штарка в электрическом поле совершенно аналогичен эффекту Зеемана в магнитном поле, и в обоих случаях расщепление возникает потому, что пространственное вырождение уровней энергии снимается при наложении электрического или магнитного поля. Отдельные штарковские компоненты можно наблюдать в полях с напряженностью в несколько тысяч вольт на сантиметр, а расщепление можно измерить с большой точностью. Напряженность электрического поля определяется обычно калиброванием по молекулам с известными дипольными моментами. Поскольку исследуемое вещество находится в газовой фазе и при низком давлении, здесь отсутствует влияние растворителя, а взаимодействие между полярными молекулами сведено до минимума. Не влияет на результаты и наличие примесей, если только можно проанализировать сложный спектр смеси. Кроме того, в благоприятных условиях можно найти значения дипольных моментов каждой из изотопных молекул в отдельных колебательных состояниях. Этот метод пригоден только для простых молекул с высоким давлением паров, но сейчас уже имеется довольно много надежных количественных данных по дипольным моментам молекул, которые можно интерпретировать, основываясь на представлениях об электронной структуре молекул. [c.244]

Стабилизированное и линейно поляризованное радиоизлучение источника пропускают через поглощающую ячейку со штарков-скпм электродом (рис. У.5). Ячейка, как и волноводы, имеет прямоугольное сечение и изготавливается из латуни. В центре ячейки на изоляторах устанавливается штарковский электрод. Вектор напряженности подаваемого линейно поляризованного излучения и электрическое поле штарковского электрода параллельны. Длина поглощающей ячейки 3...5 м. На штарковский электрод подается потенциал прямоугольной формы с частотой от 5 до 100 кГц и напряжением от 600...3000 В, который позволяет осуществлять принцип молекулярной модуляции — изменение интенсивности спектра из-за расщепления линий в электрическом поле. [c.94]

Иетодом ЭПР определяют концентрации окиси и двуокиси азота, молекулы которых парамагнитны, в загрязненном воздухе [1360], при анализе газов [1169]. Количество NOg в загрязненном воздухе, в том числе и в выхлопных газах, определяют при давлении 1 амт, используя зеемановское расщепление уровней электронной энергии в магнитном поле. Концентрацию N0 в загрязненном воздухе определяют при давлении - (), мм рт. ст., применяя эффект штарковского расщепления уровней энергии в электрическом поле. Одновременное присутствие в системе N0 и NO2 не влияет на точность определения этих примесей. Чувствительность определения NOj составляет 10 ч. на млн. [c.145]

Сверхтонкое взаимодействие и ионность в ковалентных полупроводниках. Наиболее полно представлены результаты измерения спектров э.п.р. Мп в ковалентных полупроводниках. Двухвалентный марганец имеет Зс -конфигурацию электронов и 55/2-состояние. Электрическое поле кристалла не должно непосредственно влиять на такое сферически симметричное состояние. Однако хорошо известно, что расщепление 55/2-состояния внутрикристал-лическим полем все-таки имеет место. Учет вклада возбужденных состояний в основное состояние под влиянием процессов, представляющих собой комбинацию штарковского, спин-орбитального и спин-спинового взаимодействий, объясняет наблюдающееся расщепление 55/2-состояния на дублет и триплет [4]. Контактное сверхтонкое взаимодействие в состоянии 55/2 объясняется спиновой поляризацией внутренних 15 -, 25 -, Зз -оболочек [5] и представляет собой взаимодействие между магнитным моментом ядра и магнитным полем на ядре Я , образованным неспаренными электронами и определяемым из соотношения [c.52]

МОЖНО обойти, если воспользоваться в качестве зонда не фотонами, а тепловыми нейтронами действительно, Рейнфорд и др. [101 ), пользуясь нейтронами, наблюдали недавно переход между уровнями кристаллического поля в металлическом eAs. В настоящей работе мы сообщаем результаты эксперимента по неупругому рассеянию нейтронов, проведенного на ряде металлических соединений РЗЭ. Этот эксперимент подтверждает, что нейтроны действительно можно эффективно использовать для спектроскопических исследований кристаллического поля в РЗМ в далекой инфракрасной области спектра при единственном условии обменное поле должно быть несколько меньше, чем кристаллическое. Кроме того, в исследованных нами веществах мы обнаружили, что модель эффективного точечного заряда [13] удивительно точно предсказывает и величины, и систематику штарковских расщеплений. Последний результат пока не удалось полностью понять. [c.154]

Штарка. Фактическое расщепление может быть недостаточным для прямого наблюдения, но общий эффект симметричного уширения по порядку величины сравним с допплеровским или ударным уширением. Штарковское расщепление возникает такн е под влиянием межатомного поля атомов или молекул, обладаюищх квадрупольным моментом, и в некотором смысле явление уширения спектров испускания и поглощения при столкновениях может быть классифицировано как явление Штарка второго порядка . Для большинства систем в газовой фазе, поглощение которых обусловлено атомами, эффектом Штарка можно пренебречь. Он важен, однако, для уширения линии источников света, таких, как дуга, искра и разряды при высоких температурах. [c.51]

Если при решении уравнения Шредингера для поля центральной симметрии учесть релятивистский эффект, вырождение по I снимается и уровни расщепляются, как показано в столбце В (рис. 3-22). Если теперь представить составной атом с разведенными на очень малую и постоянную величину г На и Нв, фактически возникнет сильное электрическое поле штарковского типа (раздел 2-7В-4) с цилиндрической симметрией относительно межъядер-ной оси. При этих более реальных условиях (являющихся в действительности хорошим приближением для Н , Нг и Heg, в которых г мало) п и I утрачивают свое строгое значение, но все же сохраняют тот же смысл, что и в сферическом поле. Более значительно снимается вырождение по mi (которое в свободном атоме характеризует проекцию орбитального момента импульса электрона на направление внешнего поля, магнитного зеемановского, электрического штарковского), и наблюдается сильное расщепление уровней, как показано для МО в столбце С (рис. 3-22) (заметим, однако, что порядок возрастания энергий МО для Н не соответствует порядку, показанному в столбце С, который относится к двухатомным молекулам первого периода периодической таблицы). Атомное квантовое число mi заменяется молекулярным квантовым числом А, которое сохраняет свой смысл для всех значений межъядерного расстояния г. Абсолютная величина % определяется проекцией вектора орбитального момента импульса на межъядерную ось. Согласно другой эквивалентной, но химически более наглядной точке зрения, Я, определяет форму МО в пространстве, как будет видно из последующего обсуждения. [c.119]

Под слабым полем мы будем подразумевать такое поле, при котором штарковское расщепление мало по сравнению с шириной тонкой структуры. Теория показывает что в этом случае каждый уровень, соответствующий тонкой структуре водородных термов, расщепляется на 2у-)-1 эквидистантных подуровней, которые отвечают значениям квантового числа т — —у, —7+1.. ... + У. Расстояния между этими, подуровнями равны [c.381]

Функция / (Е, V) должна давать положение всех штарковских компонент данной спектральной линии, в зависимостилет напряженности поля. Очевидно, выражение такой функции весьма громоздко, и использовать ее для вычислений практически не представляется возможным. Поэтому Хольцмарк воспользовался довольно грубым приближением. А именно, он предположил, что под влиянием электрического поля линия растягивается в полоску, постоянную по интенсивности ширина полоски для линейного эффекта Штарка полагается равной расстоянию между крайними компонентами штарковского расщепления. Обозначая ширину этой полоски через 2v, можно написать [c.496]

Штарковское расщепление линии водорода теоретически исследовано в ряде работ Шпитцера [2 ]. Вопрос о расширении водородных линий в газоразрядной плазме при высокой температуре подробно разобран В. И. Каганом Квадратичный эффект Штарка, ведущий к смещению линий, может объяснить сдвиг линий под влиянием давления. Однако, как мы увидим ниже, существуют и другие причины для сдвига линий. Наконец, отметим, что нарушение правила отбора для квантового числа L в электрическом поле ( 69) объясняет появление некоторых запрещенных линий в электрических дугах (например, линии Lil, 2Р—5Р, Х4148А). [c.496]

Прежде всего отметим, что наблюдения, проведенные Трумпи [ 1 и другими авторами, показывают хорошее согласие между теорией Хольцмарка и экспериментальными данными для линий диффузных серий щелочных металлов, которые обнаруживают сильное штарковское расщепление. Как видно из табл. 106, значения среднего поля Е, вычисленные по экспериментально определенным значениям Дущ различных линий диффузной серии лития, хорошо сходятся между собой. [c.506]

Штарк-эффект). Число подуровней зависит от симметрии поля и может быть определено с помощью методов теории групп [5]. Поскольку по отношению к полям, возникающим в 4 /-оболочке, электрические поля большинства кристаллов являются слабыми , то напряженность электрических полей не изменяет квантового числа /, а определяет лишь величину расщепления и не влияет на число штарковских компонент подуровней. Число подуровней ионов для разных значений / и различных симметрий поля известно и сведено в таблицы [6]. Экспериментально наблюдаемые спектры поглощения и люминесценции ионов ТК + в кристаллах представляют собой совокупность полос, расположенных в ближней ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной частях спектра (рис. 1). Спектральное положение этих полос соответствует переходам между уровнями с разным J в свободных ионах ТК +, что является следствием хорошей экранировки 4 /-оболочки от внешних влияний заполненной оболочкой 5 5 5 р . Если снимать спектры поглощения и люминесценции при низкой температуре, например при температуре жидкого азота (77 К) или ниже, и использовать при этом спектральную аппаратуру высокой разрешающей способности (спектрометры, монохроматоры или спектрографы с дифракционными решетками типа ДФС-12, МДР-2, ДФС-13 и др.), то оказывается возможным наблюдать структуру полос поглощения и люминесценции, связанную с кристаллическим расщеплением уровней полосы оказываются сложенными из узких, шириной несколько ангстрем, линий. На рис. 2 приведена структура групп поглощения (переход между уровнями / /-И люминесценции (переход / 3- / /,) кристалла ЬаГз-К + (точечная группа В ) при 4,2 К 17], и схема уровней и переходы между ними, проявляющиеся в приведенных [c.282]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология