تاريخ الفيزياء
علماء الفيزياء
الفيزياء الكلاسيكية
الميكانيك
الديناميكا الحرارية
الكهربائية والمغناطيسية
الكهربائية
المغناطيسية
الكهرومغناطيسية
علم البصريات
تاريخ علم البصريات
الضوء
مواضيع عامة في علم البصريات
الصوت
الفيزياء الحديثة
النظرية النسبية
النظرية النسبية الخاصة
النظرية النسبية العامة
مواضيع عامة في النظرية النسبية
ميكانيكا الكم
الفيزياء الذرية
الفيزياء الجزيئية
الفيزياء النووية
مواضيع عامة في الفيزياء النووية
النشاط الاشعاعي
فيزياء الحالة الصلبة
الموصلات
أشباه الموصلات
العوازل
مواضيع عامة في الفيزياء الصلبة
فيزياء الجوامد
الليزر
أنواع الليزر
بعض تطبيقات الليزر
مواضيع عامة في الليزر
علم الفلك
تاريخ وعلماء علم الفلك
الثقوب السوداء
المجموعة الشمسية
الشمس
كوكب عطارد
كوكب الزهرة
كوكب الأرض
كوكب المريخ
كوكب المشتري
كوكب زحل
كوكب أورانوس
كوكب نبتون
كوكب بلوتو
القمر
كواكب ومواضيع اخرى
مواضيع عامة في علم الفلك
النجوم
البلازما
الألكترونيات
خواص المادة
الطاقة البديلة
الطاقة الشمسية
مواضيع عامة في الطاقة البديلة
المد والجزر
فيزياء الجسيمات
الفيزياء والعلوم الأخرى
الفيزياء الكيميائية
الفيزياء الرياضية
الفيزياء الحيوية
الفيزياء العامة
مواضيع عامة في الفيزياء
تجارب فيزيائية
مصطلحات وتعاريف فيزيائية
وحدات القياس الفيزيائية
طرائف الفيزياء
مواضيع اخرى
Stark Effect in Hydrogen
المؤلف:
Sidney B. Cahn, Gerald D. Mahan And Boris E. Nadgorny
المصدر:
A GUIDE TO PHYSICS PROBLEMS
الجزء والصفحة:
part 2 , p 69
22-8-2016
1530
Stark Effect in Hydrogen
Consider a single electron in the n = 2 state of the hydrogen atom. We ignore relativistic corrections, so the 2s and 2p states are initially degenerate. Then we impose a small static electric field E = |E|ẑ. Use perturbation theory to derive how the n = 2 energy levels are changed to lowest order in powers of |E|.
SOLUTION
We use the notation |LM〉 to describe the four orbital states: the s-state is |00〉 and the three p-orbitals are |1 – 1〉, |10〉, |11〉. Spin is not affected by this perturbation and plays no role in the calculation. For degenerate perturbation theory we must evaluate the 10 different matrix elements 〈LM|V(z)|L'M'〉 which occur in the symmetric 4 × 4 matrix. The interaction potential is V = -e|E|z. One can use parity and other group theory arguments to show that only one matrix element is nonzero, and we call it ξ:
(1)
Since the two states | 1 ± 1〉 have no matrix elements with the other two states, we can omit them from the remaining steps in the calculation. Thus we must find the eigenvalues of a 2 × 2 matrix for the states |00〉 and |10〉.
(2)
This matrix has eigenvalues λ = ±ξ. The perturbation splits the fourfold degenerate n = 2 state into states with eigenvalues
(3)
Since is proportional to the electric field, the energies split linearly with |E|.
The matrix element ξ can be evaluated by using the explicit representation for the n = 2 eigenstates of the hydrogen atom:
(4)
(5)
yielding
(6)
The angular integral gives 2/3, and s = r/a0.