Stark-Zeeman-Aufspaltung

Stark, orbitalen Zeeman-Effekt oder parallele Felder E und B wählen. Gültige Felder aktualisieren sofort alle vier n=2-Niveaus. Start und Ziel stehen in der Toolbar; Klick ins Diagramm wählt das Ziel, Umschalt-Klick den Start, Enter/Leertaste funktionieren ebenfalls. Der Vergleichspfeil verbindet die ausgewählten Energien; gestrichelt bedeutet keine E1-Kopplung. Weder Pfeil noch äquivalentes λ belegen ein emittiertes Photon. Dichten schaltet eine ausdrücklich berechnete Zusatzansicht um. Beide Schnitte teilen die logarithmische Skala, Koordinaten −12…12 a₀ und einen 5 a₀-Maßstab. Das Raster ist je Seite auf 640 Pixel begrenzt; unveränderte Koeffizientenpaare und Größen verwenden ihr Bild erneut. Modell-, Feld- und Zustandsänderungen erhalten die geöffnete Dichteansicht. Optionen enthält genaue Verschiebungen und den separaten 3D-Orbitalbetrachter. Reset stellt Standardfelder, Modell und Zustände wieder her und zeigt die Niveaus. Erhalten bleiben nur rohe E/B-Texte, Modell und gewählte Zustands-IDs, auch leere, ungültige oder Komma-Entwürfe und inaktive Felder. Bisherige Zahlenwerte werden übernommen. Plots, Rasterbilder und die geöffnete Dichteansicht werden nie wiederhergestellt;Neuladen zeigt direkte Niveaus.

Ideales Coulomb-Wasserstoffatom mit unendlich schwerem Kern, ohne Spin, Störung erster Ordnung innerhalb n=2. In der Basis (2s,2p₀,2p₊,2p₋) hat eEz nur die s–p₀-Nebendiagonale −3ea₀E; die orbitale Magnetstörung hat Diagonale (0,0,+μBB,−μBB). E in kV/cm wird mit10⁵ in V/m umgerechnet, B steht in Tesla. Kombinierte Verschiebungen sind daher ±3a₀E und ±μBB, keine paarweisen Summen. S±=(2s∓2p₀)/√2 haben Verschiebungen ±3a₀E. Bei E=0 wird die sphärische s/p₀-Basis verwendet; entartete Basen sind nicht eindeutig.

Vorzeichen von E und B beziehen sich auf dieselbe z-Achse. Für nichtparallele Felder reicht dieser Hamiltonoperator nicht aus. Ohne Fein-/Hyperfeinstruktur, Lamb-Verschiebung, Elektronenspin, quadratischen Stark-/diamagnetischen Term, höhere n-Mischung und Feldionisation. Das ideale Erstordnungsmodell ist keine Präzisionsvorhersage für reales Wasserstoff bei allen angebotenen Feldern; besonders nahe null werden ausgelassene Aufspaltungen relevant.

Gezeigt sind Verschiebungen δE relativ zum ungestörten n=2-Niveau, damit kleine Werte nicht durch Subtraktion großer Bindungsenergien verloren gehen. |ΔE| und λ=hc/|ΔE| sind Umrechnungen, kein Nachweis einer beobachteten Linie. E1 wird aus der projizierten elektrischen Dipolmatrix klassifiziert, normiert auf9a₀². Stärke1 entspricht einem reinen s–p-Paar, eine Stark-Mischung zu p± hat1/2. S+↔S− und p+↔p− haben in dieser Basis keine E1-Kopplung. π bezeichnet z-Kopplung, σ transversale Kopplung. Die Stärke ist keine Emissionsrate; Polarisation, Besetzung und Frequenzfaktoren fehlen. Abstand null bedeutet kein Photon endlicher Frequenz.

Dichte: ψ=C exp(−r/2)[cₛ(2−r)+c₀z+(−c₊+c₋)x/√2−i(c₊+c₋)y/√2], C=1/√(32π), Koordinaten in a₀. |ψ|² hat Einheit a₀⁻³; der y=0-Schnitt ist keine integrierte Wahrscheinlichkeit. Beide Bilder teilen eine logarithmische Farbskala. Endlicher Bildbereich und Basisfunktionen zeigen projizierte Erstordnungszustände, keine exakten feldverzerrten Orbitale.

Richard Fitzpatrick: Linear Stark Effect · MIT: Hydrogen Fine Structure