主な違い - ゼーマン効果とシュタルク効果
ゼーマン効果とシュタルク効果は、1900 年代後半に科学者によって発見された化学の 2 つの概念です。原子の原子スペクトルに関して、ゼーマン効果とシュタルク効果を観測することができます。原子スペクトルは、吸収スペクトルまたは発光スペクトルのいずれかです。原子にエネルギーが与えられると、原子が励起され、電子はこのエネルギーを吸収してより高いエネルギー準位に移動します。この吸収から吸収スペクトルが得られます。ただし、より高いエネルギー準位は安定していないため、これらの電子は基底エネルギー準位に戻り、吸収されたエネルギーを放射として放出します。これにより、発光スペクトルが得られます。ゼーマン効果とシュタルク効果の主な違いは、ゼーマン効果は外部磁場の存在下で観察されるのに対し、シュタルク効果は外部電場の存在下で観察されることです。
対象となる主な分野
1.ゼーマン効果とは
– 定義、さまざまなタイプ
2.スターク効果とは
– 定義、さまざまなタイプ
3.ゼーマン効果とシュタルク効果の違いは何ですか
– 主な相違点の比較
重要な用語:吸収、異常ゼーマン効果、原子スペクトル、反磁性ゼーマン効果、電磁放射、放出、線形シュタルク効果、磁場、磁気モーメント、通常のゼーマン効果、二次シュタルク効果、シュタルク効果、ゼーマン効果 
ゼーマン効果とは
ゼーマン効果は、強い磁場の存在下で原子のスペクトル線が分裂することを表しています。オランダの科学者ピーター・ゼーマンにちなんで名付けられました。この効果は、原子またはイオンに対する磁場の効果を表します。では、スペクトル線とは何かを調べてみましょう。
原子スペクトルは、原子内のエネルギー レベル間の電子遷移中に放出または吸収される電磁放射の周波数のスペクトルです。放出は放出スペクトルにつながり、吸収は吸収スペクトルにつながります。このスペクトルは元素の特性です。スペクトルは、すべての発光/吸収のスペクトル線の集まりで構成されています。すべてのスペクトル線は、原子の 2 つのエネルギー レベル間のエネルギー差を表します。ピーター・ゼーマンは、原子が外部磁場の存在下に置かれると、これらのスペクトル線が分裂することを観察しました。ゼーマン効果は、原子の磁気モーメントと外部磁場の間の相互作用の結果です。
次の画像は、水素の原子発光スペクトルを示しています。原子にエネルギーが与えられると、電子はエネルギーを吸収してより高いエネルギー準位に移動できます。しかし、より高いエネルギー準位は原子にとって不安定な状態です。したがって、電子は吸収されたエネルギーを放出してより低いエネルギー準位に戻ります。これにより、発光スペクトル線が得られます。しかし、これを印加磁場下で調べると、1 本ではなく 3 本のスペクトル線が見られます。これがゼーマン効果です。
図 1:磁場が存在しない場合と存在する場合の水素の発光スペクトル
ゼーマン効果の種類
ゼーマン効果には 3 種類あります。通常効果、異常効果、反磁性効果です。 通常のゼーマン効果 軌道磁気モーメントとの相互作用によって引き起こされます。 異常なゼーマン効果 結合された軌道と固有の磁気モーメントとの相互作用によって引き起こされます。 反磁性ゼーマン効果 磁場誘起磁気モーメントとの相互作用によって引き起こされます。
スターク効果とは
スターク効果とは、放射する原子、イオン、または分子が強い電場にさらされたときに観測されるスペクトル線の分裂です。この効果は、ドイツの科学者ヨハネス・スタークによって最初に発見されました。効果は彼にちなんで名付けられました。シュタルク効果には、スペクトル線のシフトと分割の両方が含まれる場合があります。電場は最初に原子を分極させ、次に結果として生じる双極子モーメントと相互作用します。
図 2:水素のスターク分裂
スターク効果の種類
原子の電気モーメントと外部電場との相互作用により、シュタルク効果が発生します。この効果には、線形シュタルク効果と二次シュタルク効果の 2 種類があります。 線形スターク効果 電荷の自然に発生する非対称分布から生じる双極子モーメントが原因で発生します。 二次スターク効果 外部場によって誘導される双極子モーメントが原因で発生します。
ゼーマン効果とシュタルク効果の違い
定義
ゼーマン効果: ゼーマン効果は、強い磁場の存在下で原子のスペクトル線が分裂することを表しています。
スターク効果: シュタルク効果とは、放射する原子、イオン、または分子が強い電場にさらされたときに観測されるスペクトル線の分裂です。
応用分野
ゼーマン効果: 印加磁場でゼーマン効果を観察できます。
スターク効果: シュタルク効果は、適用された電場で観察できます。
原因
ゼーマン効果: ゼーマン効果は、原子の磁気モーメントと外部磁場の間の相互作用の結果です。
スターク効果: シュタルク効果は、原子の電気モーメントと外部電場の間の相互作用により発生します。
結論
ゼーマン効果は、オランダの科学者ピーター・ゼーマンによって発見されました。シュタルク効果は、ドイツの科学者ヨハネス・シュタルクによって発見されました。ゼーマン効果とシュタルク効果の主な違いは、ゼーマン効果は外部磁場の存在下で観察されるのに対し、シュタルク効果は外部電場の存在下で観察されることです.
