シュタルク効果とは？
しゅたるくこうか
「効果」の用語まとめを見るシュタルク効果とは、原子や分子を外部電場に置いたとき、スペクトル線が分裂または変位する現象です。
シュタルク効果（Stark effect）とは、原子・分子・イオンを外部の電場（電界）に置いたとき、そのエネルギー準位が変化し、放出・吸収するスペクトル線が分裂したり波長がずれたりする現象です。1913年にドイツの物理学者ヨハネス・シュタルクによって発見され、その業績により1919年にノーベル物理学賞が授与されました。
シュタルク効果は電場の強さとエネルギー変化の関係から、次の2種類に分類されます。
- 一次シュタルク効果（線形シュタルク効果）：エネルギー変化が電場の強さに比例。縮退のある状態（例：水素原子の excited states）で現れる。
- 二次シュタルク効果（二乗シュタルク効果）：エネルギー変化が電場の強さの二乗に比例。縮退のない一般の原子に現れる。
シュタルク効果は量子力学的には、外部電場による相互作用ハミルトニアン（摂動）をエネルギー固有値問題として解くことで理論的に説明されます。これは摂動論の代表的な教科書例としても有名です。
応用面では、星や放電プラズマのスペクトル解析による電場の推定、量子情報処理における原子・イオン量子ビットの制御などに利用されています。類似の磁場による効果は「ゼーマン効果」と呼ばれます。
使い方・例文
天体物理学では、高密度プラズマ中の星のスペクトルにシュタルク効果によるスペクトル線の広がりが観測され、プラズマの電子密度を推定する手がかりになります。また量子コンピュータの研究では、レーザーと電場を組み合わせてイオンのエネルギー準位を制御する際にシュタルク効果が活用されています。
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