斯塔克效应(卷名：物理学)
Stark effect
外电场作用下，原子或分子的能级分裂及移位，发射和吸收谱线的分裂及移位的通称。1913年J.斯塔克在105V/cm 量级的电场中观察到氢原子的巴耳末线有相当明显的分裂，首先发现了这一效应。
外电场作用下各分裂能级的移位随电场强度线性增加的称线性斯塔克效应或一级斯塔克效应；随电场强度二次方增加的称平方斯塔克效应或二级斯塔克效应，等等。线性斯塔克效应来自原子或分子的电偶极矩与电场本身的相互作用，二级斯塔克效应来自电场感生的电偶极矩和这电场本身的作用。
斯塔克效应除由偶极矩引起外，还来自它们的电四极矩与外电场的相互作用。外电场的类型有：均匀或非均匀的静电场、交变电场、脉冲电场、电磁辐射的电场和附近其他带电粒子的电场。
电场不仅可以使原子或分子的能级发生分裂和移位，还可以使能级间的跃迁几率发生变化，甚至可以使某些禁戒跃迁变为允许跃迁。
研究斯塔克效应的正确的理论方法是量子力学的微扰论方法。这是因为原子内库仑场的量级为1011V/m.而实验室里，因气体击穿的限制，场强只能达到108V/m，所以与前者相比，后者可看作是一很小的微扰。然而在处理高精度的实验结果时，则需要做比微扰法更精确的计算。
外电场强度E引起的微扰能量在偶极近似中为－P·E，P是原子或分子的电偶极矩。因为P对坐标空间的反演(即
时)要变号（即宇称为负），而非简并态的几率密度 |ψ|2在反演下总保持不变，所以P的平均值为零，因此非简并能级没有一级斯塔克效应。对于氢原子和类氢原子，在可忽略相对论效应的情况下，简并能级包含宇称相反的态，P的平均值不为零，所以有一级斯塔克效应。在分子中，由于同样的原因，只在分子的转动轴方向有一平均电偶极矩时，才有一级斯塔克效应。氢原子和类氢原子的斯塔克效应 ① 忽略相对论效应的情形：当忽略电子质量对速度的依赖和电子自旋与轨道运动的作用这些相对论效应时，氢原子或类氢原子中有相同主量子数n、不同轨道角动量量子数l的态是简并的。对于氢原子，用简并微扰法计算得到的描述能级分裂和移位的公式为
式中a0为玻尔半径；(n1-n2)取值-(n-1)，-(n-2)，…，(n-1)。可见n=2的能级分裂为3， n=3的分裂为5。同样n的各分裂能级以磁量子数的绝对值|ml|=n-n1-n2-1区分。n=2和3的能级的斯塔克分裂和各分裂能级的ml值表示在图1中。
图中的跃迁预言了氢原子的Hα=656.279nm线的斯塔克分裂。跃迁遵从选择定则Δml=0(π 成分)和 Δml=±1（σ 成分）。前一情形中光的电矢量平行于电场，后一情形中它垂直于电场。任何原子的很高激发态类氢能级具有类似的一级斯塔克效应。
氢原子的二级斯塔克效应的公式为
对于类氢原子，只要以n/Z代替公式中的n即可。② 计及相对论效应的情形：对于104V/m以下的弱电场，相对论效应所引起的精细结构不能忽略。已知氢原子中n=1的能级没有精细结构，自n=2开始有精细结构，它们的精细结构的分裂间隔随1/n3的下降而下降（见氢原子光谱、原子光谱的精细结构）。n=2 能级的精细结构由态S½;和P½;的简并能级和态P幫的能级构成。因简并的态S½;和P½;的宇称相反，所以这能级有一级斯塔克效应。然而，由于电子与真空的相互作用， P½;和P½;并非完全简并，这能级有微小的分裂（兰姆移位，所以在弱电场下能级的分裂具有较复杂的性质。分裂的情况如图2所示。
非类氢原子的斯塔克效应 对于非类氢原子，除很高激发态的类氢能级外，没有一级斯塔克效应。它们的二级斯塔克效应的一般表示式为
式中γ表示某一电子态， J和MJ是电子轨道角动量量子数和对应的磁量子数。如果电场足够强，以至于使电场引起的能量变化比相邻的
能级的能量差还大得多，则从二级斯塔克效应过渡到一级斯塔克效应。分子的斯塔克效应 广泛用于分析具有永久电偶极矩的分子的微波谱及精确测定这些分子的振动基态和很低激发态的电偶极矩。在光频区域，自从有了相干光源，斯塔克效应已用于分析分子振动带和电子跃迁带以及测定激发态的电偶极矩。电偶极矩的测定值提供分子在其所处的态中的结构和性质的知识。
不同类型的分子具有不同斯塔克效应特征。线性分子的永久电偶极矩必沿分子轴方向，而它的整体转动轴垂直于分子轴，因此在转轴方向没有永久电偶极矩的分量，结果是，斯塔克能量(-P·E)在转动一周内的平均值几乎为零，剩余的一个小量正比于电场的二次方。如果线性分子中沿分子轴方向有轨道角动量，则它有一级斯塔克效应。不对称陀螺分子也类似，由于转动的平均作用，它们也没有一级斯塔克效应。对于对称陀螺分子，有的分子在对称轴方向有永久电偶极矩，它在转动轴方向的分量一般不为零，这分量不受转动的影响，因此有一级斯塔克效应。近似于对称陀螺的不对称陀螺分子，在电场较高时可以表现出一级斯塔克效应。球形陀螺分子没有通常的永久电偶极矩和一级斯塔克效应，然而在某些振动激发态可能有由振动感生的很小的永久电偶极矩引起的一级斯塔克效应。
应用 主要用于研究原子或分子的结构。等离子体谱线的斯塔克增宽和场感生谱线的出现，用于其中电场强度和带电粒子密度的测定。斯塔克效应可用于光强度调制，光通过斯塔克共振吸收池，强度随调制电场而变。对于固体和晶体，这个效应可以用来直接研究其中的定域电场和研究杂质的激发态，晶体中激子光谱的斯塔克效应可以检验其中能态的对称性。