德国物理学家、诺贝尔物理学奖获得者约翰尼斯·斯塔克出生
企鹅圆滚滚
2016-01-26
约翰尼斯·斯塔克
1874年4月15日，德国著名物理学家、诺贝尔物理学奖获得者、“斯塔克效应”的发现者约翰尼斯·斯塔克出生。
人物简介
约翰尼斯·斯塔克，德国著名物理学家，1919年诺贝尔物理学奖获得者，“斯塔克效应”的发现者。1874年4月15日生于德国巴伐利亚的希根霍夫。希特勒上台後加入纳粹党籍，被希特勒任命为德国物理技术研究所所长，成为伦纳德的同盟者，曾多次在公开场合批判和攻击海森堡。後因屡次干涉纳粹上层官员的事物，被开除纳粹党籍。1947年被盟国军事法庭宣判服苦役4年。服完苦役後于1957年在巴伐利亚老家的庄园里逝世。
主要成就
斯塔克以精湛的研究成果在原子物理学领域里独领风骚数年。在研究阳射线过程中发现一种重要规律，并发现了“斯塔克效应”、“斯坦克—爱因斯坦方程”、“斯坦克数”等等。因发现极隧射线的多普勒效应及电场中的分裂而获1919年诺贝尔物理学奖。
原子或分子在外电场作用下能级和光谱发生分裂的现象。具体地讲，就是在电场强度约为100万伏/厘米时，原子发射的谱线的图案是对称的，其间隔大小与电场强度成正比。在此之前，塞曼等科学家也做过此类研究，但都失败了。斯塔克在凿孔阴极后仅几毫米处放置了第三个极板，并在这两极之间加了2万伏/厘米的电场，然后用分光计在垂直于射线的方向上测试，观察到了光谱线的分裂。
斯塔克研究了含有氢气的管子中极隧射线通过强电场的情况。1913年他在研究过程中观察到氢谱线加宽了。他立即联想到十几年前塞曼（P.Zeeman）的发现。这会不会是与塞曼效应对应的一种电学现象？从1896年塞曼发现谱线的磁致分裂以来，科学家经常提出这样的问题：既然在磁场中原子发出的光谱线会分裂，在电场中会不会有类似现象？然而，德国的福格特（W.W.Voigt）试图从束缚电子发射光谱的理论推导电场对光谱的作用。计算结果表明，即使加300V/cm的静电场，光谱线的分裂也只有钠黄光的D双线间隔的5×10-5。这一效应太小了，实在难以观察。于是福格特认为，这就解释了为什么以前没有人发现与塞曼效应对应的电现象。多年来，他的解释妨碍了人们研究这一效应的积极性。
到了1913年，对量子理论起过先导作用的斯塔克对这个问题发生了兴趣，他认为福格特的经典理论不足为凭。在他看来，光谱的发射是由于价电子的跃迁，电场一定会改变原子内部电荷的分布，从而影响发射频率。他是研究极隧射线的专家。他在极隧射线管子中的阴极和另一辅助电极之间加上强电场，强度达到31kV/cm。然后沿平行于或垂直于电场的方向用光谱仪进行观测。氢的极隧射线穿过电场，果然观测到了加宽。经过仔细调整，他终于获得了谱线分裂的证据，并且证明随着谱线序号的增大，分裂的数目也随之增多。他还发现，沿电力线成直角的方向观察，所有的分量都是平面偏振光，外面的两根较强，其电矢量与电场平行；中间的几根较弱，其电矢量与电场垂直。他的观测非常精细，得出了如下的结论：各分量到中心线的距离是最小位移的整数倍，而最小位移对所有谱线均相同；位移与电场强度直接成正比。
1919年诺贝尔物理学奖授予德国格雷复斯瓦尔大学的斯塔克，以表彰他在极遂射线中发现了多普勒效应和电路中发现了分裂的谱线。
斯塔克效应
原子或分子在外电场作用下能级和光谱发生分裂的现象。具体地讲，就是在电场强度约为100万伏/厘米时，原子发射的谱线的图案是对称的，其间隔大小与电场强度成正比。在此之前，塞曼等科学家也做过此类研究，但都失败了。斯塔克在凿孔阴极后仅几毫米处放置了第三个极板，并在这两极之间加了2万伏/厘米的电场，然后用分光计在垂直于射线的方向上测试，观察到了光谱线的分裂。
