Đang chuẩn bị liên kết để tải về tài liệu:
Bài giảng cơ học lượng tử - Nguyễn Văn Khiêm : Bài 28

Sự tách mức năng lượng của nguyên tử trong điện trường ngoài (hiệu ứng Stark). Xét một nguyên tử trong điện trường đều có cường độ cỡ từ 104 đến 107V/m (dưới 104 V/m sự tách mức hầu như không quan sát được, còn trên 107 V/m thì xảy ra sự ion hóa: một vài electron bị bứt ra khỏi nguyên tử) | Hong Duc University 307 Le Lai Str. Thanh Hoa City, Thanh hoa, Viet nam C¬ häc l­îng tö NguyÔn V¨n Khiªm Hong Duc University 307 Le Lai Str. Thanh Hoa City, Thanh hoa, Viet nam Bài 28 HIỆU ỨNG STARK Hong Duc University 307 Le Lai Str. Thanh Hoa City, Thanh hoa, Viet nam Trong bài này ta sẽ dùng phương pháp nhiễu loạn để chỉ ra bằng lý thuyết một hiệu ứng đã được phát hiện từ trước khi có cơ học lượng tử: sự tách mức năng lượng của nguyên tử trong điện trường ngoài (hiệu ứng Stark). Hong Duc University 307 Le Lai Str. Thanh Hoa City, Thanh hoa, Viet nam 1. Sơ lược về hiệu ứng Stark nói chung Xét một nguyên tử trong điện trường đều có cường độ cỡ từ 104 đến 107V/m (dưới 104 V/m sự tách mức hầu như không quan sát được, còn trên 107 V/m thì xảy ra sự ion hóa: một vài electron bị bứt ra khỏi nguyên tử). Điện trường như vậy là rất mạnh, tuy nhiên so với điện trường gây bởi hạt nhân trong phạm vi kích thước nguyên tử (cỡ 5. 1011V/m) thì vẫn còn là rất yếu, nên có thể coi như một nhiễu loạn Ký hiệu hàm thế năng của electron quang học trong nguyen tử là U(r) còn hàm thế năng của nó trong trường ngoài là V(r). Giả sử điện trường ngoài hướng theo trục Oz. Khi đó, với giả thiết hạt nhân nằm ở gốc tọa độ, ta có: Hong Duc University 307 Le Lai Str. Thanh Hoa City, Thanh hoa, Viet nam (28.1) (28.2) phương trình cho trạng thái dừng của electron sẽ là: trước hét ta xét nguyên tử dạng hydrogen (không phải nguyên tử hydrogen). Khi không có trường ngoài, các mức năng lượng của electron sẽ là (0 l n-1; n = 1, 2, 3, ) và các hàm riêng tương ứng là: (28.3) . Hong Duc University 307 Le Lai Str. Thanh Hoa City, Thanh hoa, Viet nam Rõ ràng, mỗi mức năng lượng có cấp suy biến là 2l+1 do m có thể lấy 2l+1 giá trị. Khi xét môt mức năng lượng xác định, hàm trạng thái chỉ còn phụ thuộc m nên ta tạm thời ký hiệu nó với với một chỉ số m. Như vậy, các hàm riêng với mức năng lượng đã cho sẽ là: Hàn trạng thái tùy ý ở mức năng lượng sẽ có dạng có dạng: (28.5) (28.4) Hong Duc University 307 Le Lai | Hong Duc University 307 Le Lai Str. Thanh Hoa City, Thanh hoa, Viet nam C¬ häc l­îng tö NguyÔn V¨n Khiªm Hong Duc University 307 Le Lai Str. Thanh Hoa City, Thanh hoa, Viet nam Bài 28 HIỆU ỨNG STARK Hong Duc University 307 Le Lai Str. Thanh Hoa City, Thanh hoa, Viet nam Trong bài này ta sẽ dùng phương pháp nhiễu loạn để chỉ ra bằng lý thuyết một hiệu ứng đã được phát hiện từ trước khi có cơ học lượng tử: sự tách mức năng lượng của nguyên tử trong điện trường ngoài (hiệu ứng Stark). Hong Duc University 307 Le Lai Str. Thanh Hoa City, Thanh hoa, Viet nam 1. Sơ lược về hiệu ứng Stark nói chung Xét một nguyên tử trong điện trường đều có cường độ cỡ từ 104 đến 107V/m (dưới 104 V/m sự tách mức hầu như không quan sát được, còn trên 107 V/m thì xảy ra sự ion hóa: một vài electron bị bứt ra khỏi nguyên tử). Điện trường như vậy là rất mạnh, tuy nhiên so với điện trường gây bởi hạt nhân trong phạm vi kích thước nguyên tử (cỡ 5. 1011V/m) thì vẫn còn là rất yếu, nên có thể coi như một nhiễu loạn .