平凡社 世界大百科事典

シュタルク効果

電気双極子モーメントμをもつ物質が電場Eの中におかれると,物質のエネルギーは-μ・Eだけ変わる。μが回転運動などによって平均化されている場合,あるいはμをもたない物質の場合にも,Eにより物質にまず分極P=αE(αは分極率)が誘起され,これがEと相互作用をして-1/2αE2に比例したエネルギー変化が起こる。前者を一次,後者を二次のシュタルク効果という。

 この効果は,1913年J.シュタルクが電場中に水素光源をおいたとき,水素原子のスペクトル線が分岐する現象として見いだしたのが最初である。スペクトル線に及ぼす外部電場の量子力学的な効果であり,全角運動量Jの電場方向の成分の値によって相互作用エネルギーが異なるため,スペクトル線は一般に分岐する。交流電場に対しては,一次のシュタルク効果は平均化されてしまうが,非線形的相互作用があるとスペクトル線は分岐したり,ずれたりする。これをダイナミックシュタルク効果という。シュタルク効果は物質の電気的性質を調べたり,物質を外場で制御する有効な手段である。外部から電場を加えない場合でも,例えばプラズマ中などでは,付近に存在するイオンからのランダムな摂動でスペクトル線の幅が広がり,これからプラズマの電離状態などを知ることができる。

清水 忠雄