اثر اشتارک

به انتقال و شکافته شدن خطوط طیفی اتم ها و مولکول ها به دلیل حضور یک میدان الکتریکی خارجی ثابت، اثراشتارک ( به انگلیسی: Stark effect ) گفته می شود. به مقدار این انتقال یا شکافت، انتقال و شکافت اشتارک گفته می شود. در میدان الکتریکی اعمال شده، اثر مرتبه اول خطی است در حالی که اثر مرتبه دوم نمایی است.
اثر اشتارک در انتشار خطوط طیفی ذرات باردار ( انتشار اشتارک ) معتبر است. وقتی خطهای انتقال یافته یا شکافته شده در جذب ظاهر می شود، اثر اشتارک معکوس نامیده می شود.
اثر اشتارک مشابه الکتریکی اثر زیمان است که به دلیل حضور میدان مغناطیس، خطوط طیفی به چندین جزء شکافته می شود.
این اثر در سال ۱۹۱۳ توسط یوهانس اشتارک ( به انگلیسی: Johannes Stark ) کشف و به نام او نامگذاری شد. در همان سال توسط فیزیکدان دیگری به نام آنتونینو لو سوردو ( به انگلیسی: Antonino Lo Surdo ) که ایتالیایی بود، به طور مستقل کشف شد. به همین دلیل در ایتالیا گاهی این اثر را اثراشتارک - لو می نامند. کشف این اثر تأثیر بسیار مهمی در پیشرفت نظریهٔ کوانتوم داشت. بعد از کشف این اثر توسط دو فیزیکدان نام برده، هیچکدام توسعه فیزیک مدرن را نپذیرفتند و به برنامه های سیاسی و نژادی هیتلر و موسولینی پیوستند. [ ۱] بعدها ولدمر فویگت ( به انگلیسی: Woldemar Voigt ) با الهام گرفتن از اثر زیمان، به خصوص توضیحات لورنتس دربارهٔ این اثر، محاسبات به روش مکانیک کلاسیک برای جهش کشسان الکترون های میدان الکتریکی را انجام داد. بدون در نظر گرفتن این پیشگویی، اشتارک عهده دار اندازه گیری هایی روی حالت های بر انگیخته اتم هیدروژن شد و سر انجام موفق شد شکافت ها را مشاهده کند. پائول اپشتین ( به انگلیسی: Paul Epstein ) و کارل شوارتزشیلد ( به انگلیسی: Karl Schwarzschild ) با استفاده از نظریه بور زومرفلد ( به انگلیسی: Bohr - Sommerfeld ) توانستند به طور مستقل معادله های خطی و نمایی اثر اشتارک را در اتم هیدروژن ( به انگلیسی: hydrogen ) بدست بیاورند. چهار سال بعد هندریک کرامرز ( به انگلیسی: Hendrik Kramers ) فرمول های شدت نور گذارهای طبیعی را استخراج کرد. کرامر همچنین اثر ساختار ریز را که شامل تصحیح انرژی جنبشی و جفت شدگی بین الکترون و اوربیت است را محاسبه کرد. [ ۲] اولین عملیات مکانیک کوانتوم ( در چارچوب مکانیک ماتریسی ( به انگلیسی: matrix mechanics ) هایزنبرگ ) توسط ولفگانگ پائولی ( به انگلیسی: Wolfgang Pauli ) بود. [ ۳] اروین شرودینگر ( به انگلیسی: Erwin Schrödinger ) در سومین مقاله خود در نظریه کوانتوم ( که در آن نظریهٔ اختلال خود را معرفی کرد ) در مورد اثر اشتارک هم به روش Epstein در سال ۱۹۱۶ و هم به روش اختلال مرتبه اول خودش به طور مفصل بحث کرد. سر انجام Epstein با دید نظریه کوانتومی جدی، در اثر اشتارک خطی و نمایی تجدید نظر کرد. او معادله شدت خط را نوشت که این اثر توسعه نتایج بدست آمده از نظریه کوانتوم قدیم توسط کرامر بود. نتایج اختلال مرتبه اول برای اثر اشتارک در هیدروژن با مدل بور - سامرفیلد و نظریه کوانتوم اتم ها سازگار است در حالی که نتایج مرتبه های بالاتر سازگار نیستند. به این ترتیب اندازه گیری های اثر اشتارک تحت شدت میدان های بالا، صحت نظریه کوانتوم دربارهٔ مدل بور را تأیید کرد.