StarkEffekt

Der StarkEffekt bezeichnet die Beeinflussung von Energieniveaus und Spektrallinien von Atomen oder Molekülen durch ein externes statisches elektrisches Feld. Er wurde 1913 von Johannes Stark in Wasserstoffspektren beobachtet und nach ihm benannt. Der Effekt führt zu Verschiebungen und Aufspaltungen der Linien, deren Ausprägung vom System und vom Feld abhängt.

Auf der theoretischen Ebene ergibt sich der StarkEffekt aus dem Perturbations-Hamiltonian H' = -d · E, wobei d das elektrische Dipolmoment-Operator ist und E das äußere Feld. In Atomen mit degenerierten Zuständen mischt das Feld die Zustände und kann in erster Ordnung zu linearen Energieverschiebungen führen (linearer StarkEffekt). Bei nicht-degenerierten Zuständen bleibt die Verschiebung oft erst in zweiter Ordnung, wodurch der quadratische StarkEffekt entsteht.

Bei Molekülen, insbesondere polaren Molekülen mit permanentem Dipolmoment, sind lineare Starkverschiebungen häufig auch in moderaten Feldern sichtbar. Die Spektren lassen sich durch Stark-Splitting und -Shifts charakterisieren und liefern Informationen zu Dipolmomenten, Polarisierbarkeiten und Rotationszuständen.

Historisch spielte der StarkEffekt eine zentrale Rolle beim Verständnis der Quantenmechanik. In der modernen Praxis wird er in der Spektroskopie, der Kalibrierung von elektrischen Feldern, in Rydberg-Atom-Experimenten und in der Molekularphysik genutzt, um Dipolmomente und Polarisationsgrößen zu bestimmen.