Rydberg atomu çok yüksek temel nicem sayılı bir veya iki elektrona sahip bir uyarılmış atomdur Bu atomlar elektrik ve manyetik alana abartılı tepkiler vermeyi de içinde barındıran, uzun bozunma devri ve yaklaşık elektron dalgafonksiyonları, bazı şartlar altında çekirdekler etrafındaki elektronların klasik yörüngeleri gibi kendilerine has birçok özelliğe sahiptir. Çekirdek elektronları dış elektronları çekirdeğin elektrik alanından kalkanlar, öyle ki belirli bir mesafeden hidrojen atomundaki bir elektronun tecrübe ettiği gibi elektrik potansiyeli belirleyicidir.
Eksiklikleri olmasına rağmen, Bohr Atom Modeli bu özellikleri açıklamak için oldukça yararlıdır. Klasik r yarıçaplı dairesel bir yörüngeki elektron, + yüklü bir Hidrojen atomu taneciği gibi, Newton'un ikinci yasasına uyar:
k = 1/(4π).
Yörüngesel döndürüm biriminde nicelenmiştir:
- .
Bu iki eşitliği birleştirmek temel nicem sayısı n cinsinden yörüngesel yarıçap için Bohr açılımlarına yol açar :
Rydberg Atomunun neden bu şekilde kendine has özellikleri olduğu artık gayet açıktır: yörünge yarıçapı n2 ile şekillenir (n = 137 durumundaki hidrojen ~1 µm atomik yarıçapa sahiptir) ve geometrik kesit n4 ile şekillenir. Rydberg Atomu gevşek bağ değerlik elektronları ile oldukça geniş olduğundan dış alanların çarpışmalarıyla kolayca uyarılabilir ya da iyonize edilebilir.
Rydberg elektronunun bağ enerjisi 1/r ile orantılı olduğu için ve 1/n2 ile azaldığından, enerji seviyesi boşluklama 1/n3 ile azalarak ilk iyonlaşma enerjisinde sürekli daha yakın boşluk seviyeleri yakınsanmasına sebebiyet verir. Bu yakınca boşluklanmış Rydber durumları, Rydberg serileri olarak adlandırılır. Figür 1 lityumun en düşük üç enerji seviyesini gösterir.
Tarihçe
Raydberd serilerinin vardılığı ilk kez 1885'te Johann Balmer'in atomik hidrojendeki geçişle ilişkili ışığın dalgaboyu için basit deneysel formülü keşfi ile gösterilmiştir. Üç yıl sonra İsveçli fizikçi Johannes Rydberg Balmer formülünün Rydberg formülü olarak bilinen daha genel ve sezgisel bir şeklini sundu. Bu formül çok daha yakın boşluklanmış enerji seviyelerinin sınırlı bir alandaki yakınsamasının sonsuz serileri olduğunu göstermiştir.
Bu seriler Niels Bohr ve onun ayrık enerji seviyelerinin gözlemlenmesini sağlayan açısal döndürümün nicelenmiş değerli Hidrojen atomu yarı klasik modeli ile niteliksel olarak 1913'te açıklanmıştır. Gözlenen tayfın tamamen niteliksek türetimi 1926'da Werner Heisenberg ve diğerleri tarafından nicem mekaniğinde yapılan gelişmeler sayesinde Wolfgang Pauli tarafından 1926'da türetilmiştir.
Üretim yöntemleri
Hidrojen benzeri atomların tek gerçek sabit durumu temel durum n = 1'dir. Rydberg durumları çalışması temel durum atomlarını geniş bir n değeri ile uyarmak için güvenilir bir teknik gerektirir.
Elekton çarpma uyarımı
Rydberg atomlarındaki önceki deneysel çalışma temel hal atomlarındaki hızlı elektron olaylarının hizalanmış ışınlarının kullanımına bel bağlamıştır. Esnek olmayan dağıtma işlemleri çok yüksek uzanımlı Rydberg durumlarını da içeren farklı durumların geniş menzillerine uyaran atomların iç enerjilerini artırmak için elektronun kinetik enerjisini kullanabilir,
- .
Elektron başlangıçtaki kinetik enerjisinin bütün rastgele miktarlarını muhafaza edebildiği için bu işlem her zaman farklı enerjilerin geniş yayılımları ile sonuçlanır.
Yük değişimi uyarımı
Önceki Rydberg atom deneylerinin bir diğer baş dayanağı iyon ışınları ile yüksek uyarık atomların ışın oluşumlarında sonuçlanan diğer türlerin yüksüz atom popülasyonları arasındaki yük değişimine bel bağlamasıdır.,
- .
Tekrar, etkileşimin kinetik enerjisi bileşenlerin son iç enerjilerine katkıda bulunduğu için bu teknik geniş menzilli enerji seviyeleri oluşmasına neden olur.
Optik uyarım
Ayarlanabilir renk lazerlerinin gelişi (1970'ler) uyarılmış atom popülasyonları üzerinde çok daha fazla kontrole olanak sağladı. Bağlı fotonun optik uyarımı hedef atom tarafından emilir ve son durum enerjisi belirlenir. Tekil durum oluşturmaktaki problem, Rydberg atomlarının tek enerjili popülasyonlarının bir şekilde lazer çıkışı tekrarlanırlığının kesin kontrolünün bir şekilde basit promleme dönüşmesidir,
- .
Optik uyarımın bu şekli genellikle alkali metallerin deneyleriyle sınırlıdır çünkü diğer türlerin bağ enerjileri çoğu lazer sistem için fazlasıyla yüksektir.
Yüksek değerlik elektron bağ enerjili atomlar için (yüksek ilk iyonlaşma enerjisine eşittir) Rydberg serilerinin uyarılmış halleri alışılagelmiş lazer sistemleri ile erişilmezdir. İlk çarpımsal uyarım final durumunu seçmek için optik uyarıma izin veren bir enerji düşüşü sağlayabilir. İlk adımın geniş menzilli ortalama durumları uyarabiliyor olmasına rağmen optik uyarım işleminin doğal hassasiyeti lazer ışınlarının sadece seçilmiş son duruma uyarılan belirli bir durumdaki belirli alt atomlarla etkileşime girebileceğini ifade eder.
Hidrojensel potansiyel
Rydberd halindeki bir atom iyon çekirdekten uzaktaki geniş bir yörüngede değerlik elektronlarına sahiptir; dış elektronların neredeyse hidrojensel hissettiği bir yörünge. Coulomb gerilimi Z protonlu bir çekirdek ve Z-1 elektronlu düşük elektron kabukları içeren bir sıkışık iyon çekirdekten kaynaklanır. Küresel simetrik bir elektronun Coulomb gerilimi potansiyel enerjisi:
- .
Dış elektron tarafından görülen etkili gerilim benzerliği hidrojen gerilimine Rydberg durumlarının özelliklerini tanımlar ve rastlantısal ilke sınırlamalarında elektron dalgafonksiyonlarını neden klasik yörüngelere yaklaşık olduğunu açıklar. Diğer bir deyişle, elektronun yörüngesi güneş sistemindeki gezegenlerin yörüngelerine benzer. Modası geçmiş ancak görsel olarak kullanışlı olan Bohr ve Rutherfor atom modelleri göstermek için kullanılır.
Potansiyel enerjiye ek terimler eklenerek vasıflandırılabilecek üç tane not edilebilir istisna vardır:
- Bir atom karşılaştırılabilir yörünge yarıçapları ile yüksek uyarılmış hallerde 2 veya daha çok elektron bulundurabilir. Bu durumda elektron-elektron etkileşimi hidrojen potansiyelinden önemli türetimlere yükselim verir. Çoklu Rydberg durumundaki bir atom için ek terim, Uee, yüksek uyarımlı elektron çiftlerinin toplamlarını içerir:
- .
- Eğer değerlik elektronu çok düşük bir açısal döndürüme sahipse, potasiyele 1/r4 çekirdek kutuplaştırma terimi yükselimi vererek iyom çekirdeği kutuplaştırmaya çok yakın geçebilir. Uyarılmış çiftkutup ve üretilen yük her zaman etkileyicidir yani bu katkı negatiftir,
- ,
- αd çiftkutup kutuplaşabilitesidir. Figür 2 kutuplaştırma teriminin çekirdeğe yakın gerilimi nasıl değiştirdiğini gösterir.
- Eğer ki dış elektron iç elektron kabuğunu delerse, daha çok çekirdek yükü görür ve daha çok kuvvet hisseder. Genel olarak potansiyel enerji değişimi hesaplaması kolay değildir ve iyon çekirdeğin geometrik bilgisi temel alınmalıdır.
Nicem-mekaniksel detaylar
Anormal derecede yüksek n'li bir nicem mekaniksel hal değerlik elektronları yüksek enerjili ve elektron yörüngeli ve düşük bağ enerjili önceden işgal edilmemiş elektron yörüngelere uyarılmış bir atomu belirtir. Hidrojenin bağ enerjisi:
- ,
Ry = 13.6 eV, . Yüksek n değerli düşük bağ enerjisi Rydberd durumlarının neden iyonlaşmaya yatkın olduğunu açıklar.
Rydberg durumu için potansiyel enerjiye ek koşullar, hidrojensel Coulomb potansiyel enerjinin bağ enerjisi anlatımına nicem bozukluğuna, δl, giriş gerektirmesi:
- .
Elektron dalgaboyları
Yüksek yörüngesel açısal döndürümlü Rydberg durumlarının uzun ömürleri dalga fonksiyonlarının örtünümü cinsinden açıklanabilir. Yüksek l durumundaki bir elektronun dalgafonksiyonu (yüksek açısal döndürüm,dairesel yörünge) iç elektronların dalgafonksiyonları ile küçük bir örtünüme sahiptir ve bu yüzden göreceli tedirgindir.
Hidrojensel gerilimli bir atom olan Rydberg atomunun tanımı için üç istisna, alternatif olarak atomik Hamiltonian'ın ek terimleri olarak vasıflanırılan nicem mekaniksel tanım:
- Eğerki bir ikinci elektron ni durumuna uyarılmışsa, enerjik açıdan dış elektron no durumuna yaklaşır, böylece dalga fonksiyonu neredeyse ilk durumunki kadar genişler. (bir çift Rydber durumu). Bu ni no'a yaklaştıkça görünür ve iki elektronun yörünge boyutlarının alakalanmasına yol açar; bu durum çoğu zaman dairesel münasebet olarak adlandırılır. Bir elektron-elektron itme terimi atomik Hamiltonian'da bulunmalıdır.
- İyon çekirdeğin kutuplaşması iki dış elektronun hareketli arasında bir açısal münasebete sebebp olan eşyönsüz bir gerilim oluşturur. Bu küresel olmayan simetrik gerilimden kaynaklı bir medcerizsel kilit etkisi olarak düşünülebilir. Bir çekirdek kutuplaşma terimi atomik Hamiltonian'da bulunmalıdır.
- Düşük açısal döndürüm durumundaki bir dış elektronun dalga fonksiyonu iç elektron kabuklarında ve çekirdeğin tam yüküyle yerelleştirilir.Figür 3 düşük l durumlarının iyon çekirdeği gerilimsel olarak delen taneciğe yakın geçişini gösteren bir elektron yörüngesindeki açısal döndürüm durumlarının yarı klasik etkileşimlerini gösterir. Bir çekirde delimi terimi Hamiltonian'da bulunmalıdır.
Dış alanlardaki Rydberg atomları
Bir Rydberg atomundaki elektron ve iyon çekirdek arasındaki büyük ayrım çok büyük bir elektrik çiftkutup döndürümünü mümkün kılar, d. Bir elektrik alandaki elektrik çiftkutpunun varlığıyla ilişkilendirilmiş, atom fiziğinde Stark itmesi olarak bilinen bir enerjy vardır,
Yerel elektrik alan vektöründeki bir çiftkutbun yansıma işaretine bağlı olarak bir durum alan sertliğini artıran ya da azaltan bir enerjiye sahip olabilir. Rydberg serilerindeki bitişik n-seviyeleri arasındaki dar başluklama bu durumun göreceli yalın alan sertliklerine soysuzlaşma olarak yaklaşabileceği anlamına gelir. Çaprazlamadaki düşünsel alan sertliği Inglis-Teller sınırlamalarıyla verilen durumlar arasında eşleme olmaması varsayımında görünür,
Hidrojen atomunda saf 1/r Coulomb gerilim figür 4'te gösterildiği gibi gerçek çaprazlama ile sonuçlanan n-çoğalımlarından Stark durumları ile eş olurturmaz. Potansiyel enerjideki ek terimlerin varlığı lityum için Figür 5.'te gösterilen kaçınılmış çaprazlamalarda sonuçlanan eşlemeye yol açar.
Uygulamalar ve diğer araştırmalar
Mıknatısiten etkilerin soruşturulması
Rydberg atomlarının büyük boyutları ve düşük bağ enerjileri yüksek mıknatıssal duyarlılığa sebep olur, Χ. Çok geniş mıknatısiten itmeleri uygulayan Rydberg atomlarında temel halde etkilerin belirlenmesi imkânsızdır çünkü mıknatısitim etkileri yörünge alanıyla ölçeklenir ve alan yarıçapın karesiyle orantılıdır, (A ∝ n4).
Sıkyükündeki Rydberg atomları
Elektronların ve pozitif iyonların tekrar birleştirilmesinden ötürü Rydberd atomları sıkyükün içinde bolca oluşur. Yüksek kinetik enerjili elektronların ve pozitifi iyonların tekrar birleştirilmesi genelde kendiliğinden iyonlaştırıcı Rydberd durumlarını oluşturken düşük enerjili tekrar birleştirim makul durağan Rydberg atomlarıyla sonuçlanır. Rydberg atomlarının geniş boyları, tedirginliğe duyarlılıkları ve elektrik ve manyetik alanlar tarafıntan iyonlaştırılmaları sıkyükünün özelliklerini belirlemek için önemli birer etkendir.
Rydberg atomlarının yoğunlaşmaları uzun ömürlü salkımlarda gözlenen Rydberg maddesini oluşturur. Salkımların uzun ömürlü olmasına sebebp olan birleşik değerlik elektronları tarafından yoğunlaşmada oluşturulan düzensiz elektron sıvısındaki değişim münasebeti etkileri tarafından Rydberg maddesindeki uyarımsızlık büyük ölçüde engellenmiştir.
Uzaysal fizikte Rydberg atomları
Rydberg atomlarının yıldızlararası uzayda yaygın ve dünyadan gözlenebilir olması tavsiye edilmiştir. Yıldızlararası gaz bulutlarının yoğunlukları çoğu büyüklük sıralamasında dünya üzerindeki en iyi vakum uygulamarından bile daha düşük olduğu için Rydberg durumları çarpışmalar tarafından yok edilmeden uzun bir süre sürekliliği koruyabilir.
Sertçe etkileşen sistemler
Büyük boylarından dolayı, Rydberg atomları çok büyük elektrik çiftkutup döndürümleri segileyebilir. Tedirginlik teorisi kullanılarak yapılan hesaplamalar iki yakın Rydberg atomu arasındaki sert etkileşimlerde sonuçlandığını gösterir. Göreceli uzun ömürleri ile birleştirilen etkileşimlerin uyumlu kontrolleri onları nicem bilgisayarlarını anlamak için uygun birer aday haline getirir. Bir iki-qubit geçit deneysel olarak ulaşılmamıştır ancak iki belirgin atom arasındaki ve mesoskopik örneklerindeki tümleşik uyarımların gözlemleri ve şartlı canlılıklar rapor edilmiştir. Sert etkileşimli Rydberg atomları ayrıca onları ilginç bir çalışma haline getiren nicem kritik davranışın bir özelliğidir.
Klasik benzeşme
Basit bir 1/r potansiyel kapalı bir Kepler eliptik yörüngede sonuçlanır. Dış bir elektrik alanın varlığında Raydberg atomları kendilerini alanın tedirginliğine karşı çok duyarlı hale getiren çok büyük elektrik çiftkutup döndürümleri edinebilirler. Figür 6 atomik fizikte Stark alanı olarak bilinen bir dış elektrik alanın potansiyelin geometrisini nasıl değiştirdiğinin uygulamasını gösterir, önemli ölçüde elektronun davranışını değiştirir. Kuvvet hiçbir zaman konum vektörüne paralel olmadığı için Coulombik gerilim hiçbir buru uygulamaz.
- ,
- .
With the application of a static electric field, the electron feels a continuously changing torque. The resulting trajectory becomes progressively more distorted over time, durgunyük elektik alanının bir uygulaması ile elektron sürekli değişen bir buru hisseder. Sonuç gezingesi sürekli olarak bir bozunuma uğrar, anlık olarak tam menzilli açısal devinim L = LMAX'tan sabit bir çizgi L=0' a L = -LMAX'la zıt duyudaki ilk yörüngeye ilerler.
Açısal devinimdeki salınımın zaman sürekliliği (figür 7 gezinimi tamamlayacak zaman ), Rydberg atomunun klasik doğasının gösterildiği dalgafonksiyonunu ilk durumuna döndüren nicem mekaniksel tahmin edilmiş sürekliliği ile neredeyse tamamen uyar.
Ayrıca bakınız
Kaynakça
- ^ a b c Gallagher, Thomas F. (1994). Rydberg Atoms. Cambridge University Press. ISBN .
- ^ a b J. Murray-Krezan (2008). "The classical dynamics of Rydberg Stark atoms in momentum space". American Journal of Physics. 76 (11). ss. 1007-1011. Bibcode:2008AmJPh..76.1007M. doi:10.1119/1.2961081. Kaynak hatası: Geçersiz
<ref>
etiketi: "Classical" adı farklı içerikte birden fazla tanımlanmış (Bkz: ) - ^ Metcalf Research Group (8 Kasım 2004). . Stony Brook University. 15 Haziran 2009 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 30 Temmuz 2008.
- ^ a b Nolan, James (31 Mayıs 2005). . . 6 Aralık 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 30 Temmuz 2008.
- ^ I. Martinson and L. J. Curtis (2005). "Janne Rydberg – his life and work". Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B. 235 (1–4). ss. 17-22. Bibcode:2005NIMPB.235...17M. doi:10.1016/j.nimb.2005.03.137.
- ^ . . 10 Ağustos 2000. 6 Aralık 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 25 Kasım 2009.
- ^ J. Olmsted (1967). "Excitation of nitrogen triplet states by electron impact". . 31 (2). ss. 191-200. doi:10.2307/3572319. JSTOR 3572319. (PMID) 6025857.
- ^ M. Haugh (1966). "Electronic excitation accompanying charge exchange". Journal of Chemical Physics. 44 (2). ss. 837-839. Bibcode:1966JChPh..44..837H. doi:10.1063/1.1726773.
- ^ a b I. K. Dmitrieva and G. I. Plindov (1993). "Energies of Doubly Excited Sates. The Double Rydberg Formula". . 59 (1–2). ss. 466-470. Bibcode:1993JApSp..59..466D. doi:10.1007/BF00663353.
- ^ L. Neale and M. Wilson (1995). "Core Polarization in Kr VIII". Physical Review A. 51 (5). ss. 4272-4275. Bibcode:1995PhRvA..51.4272N. doi:10.1103/PhysRevA.51.4272. (PMID) 9912104.
- ^ a b C. E. Theodosiou (1983). "Evaluation of penetration effects in high-l Rydberg states". Physical Review A. 28 (5). ss. 3098-3101. Bibcode:1983PhRvA..28.3098T. doi:10.1103/PhysRevA.28.3098.
- ^ T. A. Heim and A. R. P. Rau (1995). "Excitation of high-lying pair-Rydberg states". . 28 (24). ss. 5309-5315. Bibcode:1995JPhB...28.5309H. doi:10.1088/0953-4075/28/24/015.
- ^ a b M. Courtney; Spellmeyer, Neal; Jiao, Hong; Kleppner, Daniel (1995). "Classical, semiclassical, and quantum dynamics of lithium in an electric field". Physical Review A. 51 (5). ss. 3604-3620. Bibcode:1995PhRvA..51.3604C. doi:10.1103/PhysRevA.51.3604. (PMID) 9912027.
- ^ D.R. Inglis and E. Teller (1939). "Ionic Depression of Series Limits in One-Electron Spectra". Astrophysical Journal. Cilt 90. s. 439. Bibcode:1939ApJ....90..439I. doi:10.1086/144118.
- ^ J. Neukammer; Rinneberg, H.; Majewski, U. (1984). "Diamagnetic shift and singlet-triplet mixing of 6snp Yb Rydberg states with large radial extent". Physical Review A. 30 (2). ss. 1142-1144. Bibcode:1984PhRvA..30.1142N. doi:10.1103/PhysRevA.30.1142.
- ^ G. Vitrant; Raimond, J M; Gross, M; Haroche, S (1982). "Rydberg to plasma evolution in a dense gas of very excited atoms". . 15 (2). ss. L49-L55. Bibcode:1982JPhB...15L..49V. doi:10.1088/0022-3700/15/2/004.
- ^ E. A. Manykin (2006). "Rydberg matter: properties and decay". . 6181 (5). ss. 1-9. doi:10.1117/12.675004.
- ^ Y. N. Gnedin; Mihajlov, A.A.; Ignjatović, Lj.M.; Sakan, N.M.; Srećković, V.A.; Zakharov, M.Yu.; Bezuglov, N.N.; Klycharev, A.N. (2009). "Rydberg atoms in astrophysics". . 53 (7–10). ss. 259-265. arXiv:1208.2516 $2. Bibcode:2009NewAR..53..259G. doi:10.1016/j.newar.2009.07.003.
- ^ D. Jaksch; Cirac, J. I.; Zoller, P.; Côté, R.; Lukin, M. D.; Lukin, MD (2000). "Fast Quantum Gates for Neutral Atoms". Physical Review Letters. 85 (10). ss. 2208-11. arXiv:quant-ph/0004038 $2. Bibcode:2000PhRvL..85.2208J. doi:10.1103/PhysRevLett.85.2208. (PMID) 10970499.
- ^ A. Gaëtan; Miroshnychenko, Yevhen; Wilk, Tatjana; Chotia, Amodsen; Viteau, Matthieu; Comparat, Daniel; Pillet, Pierre; Browaeys, Antoine; Grangier, Philippe (2009). "Observation of collective excitation of two individual atoms in the Rydberg blockade regime". . 5 (2). ss. 115-118. arXiv:0810.2960 $2. Bibcode:2009NatPh...5..115G. doi:10.1038/nphys1183.
- ^ E. Urban; Johnson, T. A.; Henage, T.; Isenhower, L.; Yavuz, D. D.; Walker, T. G.; Saffman, M. (2009). "Observation of Rydberg blockade between two atoms". . 5 (2). ss. 110-114. arXiv:0805.0758 $2. Bibcode:2009NatPh...5..110U. doi:10.1038/nphys1178.
- ^ R. Heidemann; Raitzsch, Ulrich; Bendkowsky, Vera; Butscher, Björn; Löw, Robert; Santos, Luis; Pfau, Tilman (2007). "Evidence for Coherent Collective Rydberg Excitation in the Strong Blockade Regime". Physical Review Letters. 99 (16). s. 163601. arXiv:quant-ph/0701120 $2. Bibcode:2007PhRvL..99p3601H. doi:10.1103/PhysRevLett.99.163601. (PMID) 17995249.
- ^ H. Weimer; Löw, Robert; Pfau, Tilman; Büchler, Hans Peter (2008). "Quantum Critical Behavior in Strongly Interacting Rydberg Gases". Physical Review Letters. 101 (25). s. 250601. arXiv:0806.3754 $2. Bibcode:2008PhRvL.101y0601W. doi:10.1103/PhysRevLett.101.250601. (PMID) 19113686.
- ^ T. P. Hezel (1992). "Classical view of the Stark effect in hydrogen atoms". American Journal of Physics. 60 (4). ss. 324-328. Bibcode:1992AmJPh..60..324H. doi:10.1119/1.16875.
wikipedia, wiki, viki, vikipedia, oku, kitap, kütüphane, kütübhane, ara, ara bul, bul, herşey, ne arasanız burada,hikayeler, makale, kitaplar, öğren, wiki, bilgi, tarih, yukle, izle, telefon için, turk, türk, türkçe, turkce, nasıl yapılır, ne demek, nasıl, yapmak, yapılır, indir, ücretsiz, ücretsiz indir, bedava, bedava indir, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, resim, müzik, şarkı, film, film, oyun, oyunlar, mobil, cep telefonu, telefon, android, ios, apple, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, pc, web, computer, bilgisayar
Rydberg atomu cok yuksek temel nicem sayili bir veya iki elektrona sahip bir uyarilmis atomdur Bu atomlar elektrik ve manyetik alana abartili tepkiler vermeyi de icinde barindiran uzun bozunma devri ve yaklasik elektron dalgafonksiyonlari bazi sartlar altinda cekirdekler etrafindaki elektronlarin klasik yorungeleri gibi kendilerine has bircok ozellige sahiptir Cekirdek elektronlari dis elektronlari cekirdegin elektrik alanindan kalkanlar oyle ki belirli bir mesafeden hidrojen atomundaki bir elektronun tecrube ettigi gibi elektrik potansiyeli belirleyicidir Figur 1 Lityumun enerji seviyeleri yorungesel acisal dondurumun en dusuk 3 degerinin ilk iyonlasma enerjisindeki yakinsamasinin Ryberg serilerini gosterir Eksiklikleri olmasina ragmen Bohr Atom Modeli bu ozellikleri aciklamak icin oldukca yararlidir Klasik r yaricapli dairesel bir yorungeki elektron yuklu bir Hidrojen atomu tanecigi gibi Newton un ikinci yasasina uyar F ma ke2r2 mv2r displaystyle mathbf F m mathbf a Rightarrow ke 2 over r 2 mv 2 over r k 1 4p Yorungesel dondurum biriminde nicelenmistir mvr nℏ displaystyle mvr n hbar Bu iki esitligi birlestirmek temel nicem sayisi ncinsinden yorungesel yaricap icin Bohr acilimlarina yol acar r n2ℏ2ke2m displaystyle r n 2 hbar 2 over ke 2 m Rydberg Atomunun neden bu sekilde kendine has ozellikleri oldugu artik gayet aciktir yorunge yaricapi n2 ile sekillenir n 137 durumundaki hidrojen 1 µm atomik yaricapa sahiptir ve geometrik kesit n4ile sekillenir Rydberg Atomu gevsek bag degerlik elektronlari ile oldukca genis oldugundan dis alanlarin carpismalariyla kolayca uyarilabilir ya da iyonize edilebilir Rydberg elektronunun bag enerjisi 1 r ile orantili oldugu icin ve 1 n2ile azaldigindan enerji seviyesi bosluklama 1 n3ile azalarak ilk iyonlasma enerjisinde surekli daha yakin bosluk seviyeleri yakinsanmasina sebebiyet verir Bu yakinca bosluklanmis Rydber durumlari Rydberg serileri olarak adlandirilir Figur 1 lityumun en dusuk uc enerji seviyesini gosterir TarihceRaydberd serilerinin vardiligi ilk kez 1885 te Johann Balmer in atomik hidrojendeki gecisle iliskili isigin dalgaboyu icin basit deneysel formulu kesfi ile gosterilmistir Uc yil sonra Isvecli fizikci Johannes Rydberg Balmer formulunun Rydberg formulu olarak bilinen daha genel ve sezgisel bir seklini sundu Bu formul cok daha yakin bosluklanmis enerji seviyelerinin sinirli bir alandaki yakinsamasinin sonsuz serileri oldugunu gostermistir Bu seriler Niels Bohr ve onun ayrik enerji seviyelerinin gozlemlenmesini saglayan acisal dondurumun nicelenmis degerli Hidrojen atomu yari klasik modeli ile niteliksel olarak 1913 te aciklanmistir Gozlenen tayfin tamamen niteliksek turetimi 1926 da Werner Heisenberg ve digerleri tarafindan nicem mekaniginde yapilan gelismeler sayesinde Wolfgang Pauli tarafindan 1926 da turetilmistir Uretim yontemleriHidrojen benzeri atomlarin tek gercek sabit durumu temel durum n 1 dir Rydberg durumlari calismasi temel durum atomlarini genis bir ndegeri ile uyarmak icin guvenilir bir teknik gerektirir Elekton carpma uyarimi Rydberg atomlarindaki onceki deneysel calisma temel hal atomlarindaki hizli elektron olaylarinin hizalanmis isinlarinin kullanimina bel baglamistir Esnek olmayan dagitma islemleri cok yuksek uzanimli Rydberg durumlarini da iceren farkli durumlarin genis menzillerine uyaran atomlarin ic enerjilerini artirmak icin elektronun kinetik enerjisini kullanabilir e A A e displaystyle e A rightarrow A e Elektron baslangictaki kinetik enerjisinin butun rastgele miktarlarini muhafaza edebildigi icin bu islem her zaman farkli enerjilerin genis yayilimlari ile sonuclanir Yuk degisimi uyarimi Onceki Rydberg atom deneylerinin bir diger bas dayanagi iyon isinlari ile yuksek uyarik atomlarin isin olusumlarinda sonuclanan diger turlerin yuksuz atom populasyonlari arasindaki yuk degisimine bel baglamasidir A B A B displaystyle A B rightarrow A B Tekrar etkilesimin kinetik enerjisi bilesenlerin son ic enerjilerine katkida bulundugu icin bu teknik genis menzilli enerji seviyeleri olusmasina neden olur Optik uyarim Ayarlanabilir renk lazerlerinin gelisi 1970 ler uyarilmis atom populasyonlari uzerinde cok daha fazla kontrole olanak sagladi Bagli fotonun optik uyarimi hedef atom tarafindan emilir ve son durum enerjisi belirlenir Tekil durum olusturmaktaki problem Rydberg atomlarinin tek enerjili populasyonlarinin bir sekilde lazer cikisi tekrarlanirliginin kesin kontrolunun bir sekilde basit promleme donusmesidir A g A displaystyle A gamma rightarrow A Optik uyarimin bu sekli genellikle alkali metallerin deneyleriyle sinirlidir cunku diger turlerin bag enerjileri cogu lazer sistem icin fazlasiyla yuksektir Yuksek degerlik elektron bag enerjili atomlar icin yuksek ilk iyonlasma enerjisine esittir Rydberg serilerinin uyarilmis halleri alisilagelmis lazer sistemleri ile erisilmezdir Ilk carpimsal uyarim final durumunu secmek icin optik uyarima izin veren bir enerji dususu saglayabilir Ilk adimin genis menzilli ortalama durumlari uyarabiliyor olmasina ragmen optik uyarim isleminin dogal hassasiyeti lazer isinlarinin sadece secilmis son duruma uyarilan belirli bir durumdaki belirli alt atomlarla etkilesime girebilecegini ifade eder Hidrojensel potansiyelFigure 2 Farkli bir atomun Rydberg halindeki hidrojen atomu gerilimi kiyaslamasi Temiz bir etki yaratabilmek icin genis bir cekirdek kutuplastiricisi kullanilmistir Siyah egri hidrojen atomunun 1 r lik Coloumbik gerilimi gosterirken kesikli kirmizi egri ise 1 r4 luk iyon cekirdek kutuplasma terimi icermektedir Rydberd halindeki bir atom iyon cekirdekten uzaktaki genis bir yorungede degerlik elektronlarina sahiptir dis elektronlarin neredeyse hidrojensel hissettigi bir yorunge Coulomb gerilimi Z protonlu bir cekirdek ve Z 1 elektronlu dusuk elektron kabuklari iceren bir sikisik iyon cekirdekten kaynaklanir Kuresel simetrik bir elektronun Coulomb gerilimi potansiyel enerjisi UC e24pe0r displaystyle U text C dfrac e 2 4 pi varepsilon 0 r Dis elektron tarafindan gorulen etkili gerilim benzerligi hidrojen gerilimine Rydberg durumlarinin ozelliklerini tanimlar ve rastlantisal ilke sinirlamalarinda elektron dalgafonksiyonlarini neden klasik yorungelere yaklasik oldugunu aciklar Diger bir deyisle elektronun yorungesi gunes sistemindeki gezegenlerin yorungelerine benzer Modasi gecmis ancak gorsel olarak kullanisli olan Bohr ve Rutherfor atom modelleri gostermek icin kullanilir Potansiyel enerjiye ek terimler eklenerek vasiflandirilabilecek uc tane not edilebilir istisna vardir Bir atom karsilastirilabilir yorunge yaricaplari ile yuksek uyarilmis hallerde 2 veya daha cok elektron bulundurabilir Bu durumda elektron elektron etkilesimi hidrojen potansiyelinden onemli turetimlere yukselim verir Coklu Rydberg durumundaki bir atom icin ek terim Uee yuksek uyarimli elektron ciftlerinin toplamlarini icerir Uee e24pe0 i lt j1 ri rj displaystyle U ee dfrac e 2 4 pi varepsilon 0 sum i lt j dfrac 1 mathbf r i mathbf r j Eger degerlik elektronu cok dusuk bir acisal dondurume sahipse potasiyele 1 r4 cekirdek kutuplastirma terimi yukselimi vererek iyom cekirdegi kutuplastirmaya cok yakin gecebilir Uyarilmis ciftkutup ve uretilen yuk her zaman etkileyicidir yani bu katki negatiftir Upol e2ad 4pe0 2r4 displaystyle U text pol dfrac e 2 alpha text d 4 pi varepsilon 0 2 r 4 ad ciftkutup kutuplasabilitesidir Figur 2kutuplastirma teriminin cekirdege yakin gerilimi nasil degistirdigini gosterir Eger ki dis elektron ic elektron kabugunu delerse daha cok cekirdek yuku gorur ve daha cok kuvvet hisseder Genel olarak potansiyel enerji degisimi hesaplamasi kolay degildir ve iyon cekirdegin geometrik bilgisi temel alinmalidir Nicem mekaniksel detaylarFigur 3 Yorungesel acisal dondurumun n 5 yari klasik yorungeleri icin butun degerler Siyah nokta atomik cekirdegin konumunu temsil eder Anormal derecede yuksek n li bir nicem mekaniksel hal degerlik elektronlari yuksek enerjili ve elektron yorungeli ve dusuk bag enerjili onceden isgal edilmemis elektron yorungelere uyarilmis bir atomu belirtir Hidrojenin bag enerjisi EB Ryn2 displaystyle E text B dfrac Ry n 2 Ry 13 6 eV Yuksek n degerli dusuk bag enerjisi Rydberd durumlarinin neden iyonlasmaya yatkin oldugunu aciklar Rydberg durumu icin potansiyel enerjiye ek kosullar hidrojensel Coulomb potansiyel enerjinin bag enerjisi anlatimina nicem bozukluguna dl giris gerektirmesi EB Ry n dl 2 displaystyle E text B dfrac Ry n delta l 2 Elektron dalgaboylari Yuksek yorungesel acisal dondurumlu Rydberg durumlarinin uzun omurleri dalga fonksiyonlarinin ortunumu cinsinden aciklanabilir Yuksek l durumundaki bir elektronun dalgafonksiyonu yuksek acisal dondurum dairesel yorunge ic elektronlarin dalgafonksiyonlari ile kucuk bir ortunume sahiptir ve bu yuzden goreceli tedirgindir Hidrojensel gerilimli bir atom olan Rydberg atomunun tanimi icin uc istisna alternatif olarak atomik Hamiltonian in ek terimleri olarak vasiflanirilan nicem mekaniksel tanim Egerki bir ikinci elektron ni durumuna uyarilmissa enerjik acidan dis elektron nodurumuna yaklasir boylece dalga fonksiyonu neredeyse ilk durumunki kadar genisler bir cift Rydber durumu Bu ni no a yaklastikca gorunur ve iki elektronun yorunge boyutlarinin alakalanmasina yol acar bu durum cogu zaman dairesel munasebet olarak adlandirilir Bir elektron elektron itme terimi atomik Hamiltonian da bulunmalidir Iyon cekirdegin kutuplasmasi iki dis elektronun hareketli arasinda bir acisal munasebete sebebp olan esyonsuz bir gerilim olusturur Bu kuresel olmayan simetrik gerilimden kaynakli bir medcerizsel kilit etkisi olarak dusunulebilir Bir cekirdek kutuplasma terimi atomik Hamiltonian da bulunmalidir Dusuk acisal dondurum durumundaki bir dis elektronun dalga fonksiyonu ic elektron kabuklarinda ve cekirdegin tam yukuyle yerellestirilir Figur 3 dusuk l durumlarinin iyon cekirdegi gerilimsel olarak delen tanecige yakin gecisini gosteren bir elektron yorungesindeki acisal dondurum durumlarinin yari klasik etkilesimlerini gosterir Bir cekirde delimi terimi Hamiltonian da bulunmalidir Dis alanlardaki Rydberg atomlariFigur 4 n 15 yakinlarindaki elektrik alandaki hidrojenin hesaplanmis enerji seviyesi Potansiyel enerji hidrojen icin Stark durumlari ile esleme yapmayan 1 r Coulomb gerilimli elektronik Hamiltonian da bulunmustur Figur 5 n 15 yakinlarindaki elektrik alandaki lutyumun hesaplanmis enerji seviyesi Enerji seviyelerinin kacinilmis caprazlamalari ve farkli Stark durumlarinin eslemesine yol acan elektronik Hamiltonian a ek terimler ekleyen Rydberg elektronu tarafindan delinebilen ve kutuplastirilabilen iyon cekirdegin varligi Bir Rydberg atomundaki elektron ve iyon cekirdek arasindaki buyuk ayrim cok buyuk bir elektrik ciftkutup dondurumunu mumkun kilar d Bir elektrik alandaki elektrik ciftkutpunun varligiyla iliskilendirilmis atom fiziginde Stark itmesi olarak bilinen bir enerjy vardir ES d F displaystyle E text S mathbf d cdot mathbf F Yerel elektrik alan vektorundeki bir ciftkutbun yansima isaretine bagli olarak bir durum alan sertligini artiran ya da azaltan bir enerjiye sahip olabilir Rydberg serilerindeki bitisik n seviyeleri arasindaki dar basluklama bu durumun goreceli yalin alan sertliklerine soysuzlasma olarak yaklasabilecegi anlamina gelir Caprazlamadaki dusunsel alan sertligi Inglis Teller sinirlamalariyla verilen durumlar arasinda esleme olmamasi varsayiminda gorunur FIT e12pe0a02n5 displaystyle F text IT dfrac e 12 pi varepsilon 0 a 0 2 n 5 Hidrojen atomunda saf 1 r Coulomb gerilim figur 4 te gosterildigi gibi gercek caprazlama ile sonuclanan n cogalimlarindan Stark durumlari ile es olurturmaz Potansiyel enerjideki ek terimlerin varligi lityum icin Figur 5 te gosterilen kacinilmis caprazlamalarda sonuclanan eslemeye yol acar Uygulamalar ve diger arastirmalarMiknatisiten etkilerin sorusturulmasi Rydberg atomlarinin buyuk boyutlari ve dusuk bag enerjileri yuksek miknatissal duyarliliga sebep olur X Cok genis miknatisiten itmeleri uygulayan Rydberg atomlarinda temel halde etkilerin belirlenmesi imkansizdir cunku miknatisitim etkileri yorunge alaniyla olceklenir ve alan yaricapin karesiyle orantilidir A n4 Sikyukundeki Rydberg atomlari Elektronlarin ve pozitif iyonlarin tekrar birlestirilmesinden oturu Rydberd atomlari sikyukun icinde bolca olusur Yuksek kinetik enerjili elektronlarin ve pozitifi iyonlarin tekrar birlestirilmesi genelde kendiliginden iyonlastirici Rydberd durumlarini olusturken dusuk enerjili tekrar birlestirim makul duragan Rydberg atomlariyla sonuclanir Rydberg atomlarinin genis boylari tedirginlige duyarliliklari ve elektrik ve manyetik alanlar tarafintan iyonlastirilmalari sikyukunun ozelliklerini belirlemek icin onemli birer etkendir Rydberg atomlarinin yogunlasmalari uzun omurlu salkimlarda gozlenen Rydberg maddesini olusturur Salkimlarin uzun omurlu olmasina sebebp olan birlesik degerlik elektronlari tarafindan yogunlasmada olusturulan duzensiz elektron sivisindaki degisim munasebeti etkileri tarafindan Rydberg maddesindeki uyarimsizlik buyuk olcude engellenmistir Uzaysal fizikte Rydberg atomlari Rydberg atomlarinin yildizlararasi uzayda yaygin ve dunyadan gozlenebilir olmasi tavsiye edilmistir Yildizlararasi gaz bulutlarinin yogunluklari cogu buyukluk siralamasinda dunya uzerindeki en iyi vakum uygulamarindan bile daha dusuk oldugu icin Rydberg durumlari carpismalar tarafindan yok edilmeden uzun bir sure surekliligi koruyabilir Sertce etkilesen sistemler Buyuk boylarindan dolayi Rydberg atomlari cok buyuk elektrik ciftkutup dondurumleri segileyebilir Tedirginlik teorisi kullanilarak yapilan hesaplamalar iki yakin Rydberg atomu arasindaki sert etkilesimlerde sonuclandigini gosterir Goreceli uzun omurleri ile birlestirilen etkilesimlerin uyumlu kontrolleri onlari nicem bilgisayarlarini anlamak icin uygun birer aday haline getirir Bir iki qubit gecit deneysel olarak ulasilmamistir ancak iki belirgin atom arasindaki ve mesoskopik orneklerindeki tumlesik uyarimlarin gozlemleri ve sartli canliliklar rapor edilmistir Sert etkilesimli Rydberg atomlari ayrica onlari ilginc bir calisma haline getiren nicem kritik davranisin bir ozelligidir Klasik benzesmeFigur 6 Durgunyuk elektik alanindaki bir Rydberg atomu icin Stark Coulomb geirlimi Boyle bir gerilimdeki elektron acisal devinimini degistiren bir buru hisseder Figur 7 x yonundeki E 3 x 106 V m lik elektrik alandaki hidrojen atomundaki elektronun gezinimi Basit bir 1 r potansiyel kapali bir Kepler eliptik yorungede sonuclanir Dis bir elektrik alanin varliginda Raydberg atomlari kendilerini alanin tedirginligine karsi cok duyarli hale getiren cok buyuk elektrik ciftkutup dondurumleri edinebilirler Figur 6 atomik fizikte Stark alani olarak bilinen bir dis elektrik alanin potansiyelin geometrisini nasil degistirdiginin uygulamasini gosterir onemli olcude elektronun davranisini degistirir Kuvvet hicbir zaman konum vektorune paralel olmadigi icin Coulombik gerilim hicbir buru uygulamaz t r F r F sin 8 displaystyle mathbf tau mathbf r times mathbf F mathbf r mathbf F sin theta 8 p t 0 displaystyle theta pi Rightarrow mathbf tau 0 With the application of a static electric field the electron feels a continuously changing torque The resulting trajectory becomes progressively more distorted over time durgunyuk elektik alaninin bir uygulamasi ile elektron surekli degisen bir buru hisseder Sonuc gezingesi surekli olarak bir bozunuma ugrar anlik olarak tam menzilli acisal devinim L LMAX tan sabit bir cizgi L 0 a L LMAX la zit duyudaki ilk yorungeye ilerler Acisal devinimdeki salinimin zaman surekliligi figur 7gezinimi tamamlayacak zaman Rydberg atomunun klasik dogasinin gosterildigi dalgafonksiyonunu ilk durumuna donduren nicem mekaniksel tahmin edilmis surekliligi ile neredeyse tamamen uyar Ayrica bakinizKaynakca a b c Gallagher Thomas F 1994 Rydberg Atoms Cambridge University Press ISBN 0 521 02166 9 a b J Murray Krezan 2008 The classical dynamics of Rydberg Stark atoms in momentum space American Journal of Physics 76 11 ss 1007 1011 Bibcode 2008AmJPh 76 1007M doi 10 1119 1 2961081 Kaynak hatasi Gecersiz lt ref gt etiketi Classical adi farkli icerikte birden fazla tanimlanmis Bkz Kaynak gosterme Metcalf Research Group 8 Kasim 2004 Stony Brook University 15 Haziran 2009 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 30 Temmuz 2008 a b Nolan James 31 Mayis 2005 6 Aralik 2015 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 30 Temmuz 2008 I Martinson and L J Curtis 2005 Janne Rydberg his life and work Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B 235 1 4 ss 17 22 Bibcode 2005NIMPB 235 17M doi 10 1016 j nimb 2005 03 137 10 Agustos 2000 6 Aralik 2015 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 25 Kasim 2009 J Olmsted 1967 Excitation of nitrogen triplet states by electron impact 31 2 ss 191 200 doi 10 2307 3572319 JSTOR 3572319 PMID 6025857 M Haugh 1966 Electronic excitation accompanying charge exchange Journal of Chemical Physics 44 2 ss 837 839 Bibcode 1966JChPh 44 837H doi 10 1063 1 1726773 a b I K Dmitrieva and G I Plindov 1993 Energies of Doubly Excited Sates The Double Rydberg Formula 59 1 2 ss 466 470 Bibcode 1993JApSp 59 466D doi 10 1007 BF00663353 L Neale and M Wilson 1995 Core Polarization in Kr VIII Physical Review A 51 5 ss 4272 4275 Bibcode 1995PhRvA 51 4272N doi 10 1103 PhysRevA 51 4272 PMID 9912104 a b C E Theodosiou 1983 Evaluation of penetration effects in high l Rydberg states Physical Review A 28 5 ss 3098 3101 Bibcode 1983PhRvA 28 3098T doi 10 1103 PhysRevA 28 3098 T A Heim and A R P Rau 1995 Excitation of high lying pair Rydberg states 28 24 ss 5309 5315 Bibcode 1995JPhB 28 5309H doi 10 1088 0953 4075 28 24 015 a b M Courtney Spellmeyer Neal Jiao Hong Kleppner Daniel 1995 Classical semiclassical and quantum dynamics of lithium in an electric field Physical Review A 51 5 ss 3604 3620 Bibcode 1995PhRvA 51 3604C doi 10 1103 PhysRevA 51 3604 PMID 9912027 D R Inglis and E Teller 1939 Ionic Depression of Series Limits in One Electron Spectra Astrophysical Journal Cilt 90 s 439 Bibcode 1939ApJ 90 439I doi 10 1086 144118 J Neukammer Rinneberg H Majewski U 1984 Diamagnetic shift and singlet triplet mixing of 6snp Yb Rydberg states with large radial extent Physical Review A 30 2 ss 1142 1144 Bibcode 1984PhRvA 30 1142N doi 10 1103 PhysRevA 30 1142 G Vitrant Raimond J M Gross M Haroche S 1982 Rydberg to plasma evolution in a dense gas of very excited atoms 15 2 ss L49 L55 Bibcode 1982JPhB 15L 49V doi 10 1088 0022 3700 15 2 004 E A Manykin 2006 Rydberg matter properties and decay 6181 5 ss 1 9 doi 10 1117 12 675004 Y N Gnedin Mihajlov A A Ignjatovic Lj M Sakan N M Sreckovic V A Zakharov M Yu Bezuglov N N Klycharev A N 2009 Rydberg atoms in astrophysics 53 7 10 ss 259 265 arXiv 1208 2516 2 Bibcode 2009NewAR 53 259G doi 10 1016 j newar 2009 07 003 D Jaksch Cirac J I Zoller P Cote R Lukin M D Lukin MD 2000 Fast Quantum Gates for Neutral Atoms Physical Review Letters 85 10 ss 2208 11 arXiv quant ph 0004038 2 Bibcode 2000PhRvL 85 2208J doi 10 1103 PhysRevLett 85 2208 PMID 10970499 A Gaetan Miroshnychenko Yevhen Wilk Tatjana Chotia Amodsen Viteau Matthieu Comparat Daniel Pillet Pierre Browaeys Antoine Grangier Philippe 2009 Observation of collective excitation of two individual atoms in the Rydberg blockade regime 5 2 ss 115 118 arXiv 0810 2960 2 Bibcode 2009NatPh 5 115G doi 10 1038 nphys1183 E Urban Johnson T A Henage T Isenhower L Yavuz D D Walker T G Saffman M 2009 Observation of Rydberg blockade between two atoms 5 2 ss 110 114 arXiv 0805 0758 2 Bibcode 2009NatPh 5 110U doi 10 1038 nphys1178 R Heidemann Raitzsch Ulrich Bendkowsky Vera Butscher Bjorn Low Robert Santos Luis Pfau Tilman 2007 Evidence for Coherent Collective Rydberg Excitation in the Strong Blockade Regime Physical Review Letters 99 16 s 163601 arXiv quant ph 0701120 2 Bibcode 2007PhRvL 99p3601H doi 10 1103 PhysRevLett 99 163601 PMID 17995249 H Weimer Low Robert Pfau Tilman Buchler Hans Peter 2008 Quantum Critical Behavior in Strongly Interacting Rydberg Gases Physical Review Letters 101 25 s 250601 arXiv 0806 3754 2 Bibcode 2008PhRvL 101y0601W doi 10 1103 PhysRevLett 101 250601 PMID 19113686 T P Hezel 1992 Classical view of the Stark effect in hydrogen atoms American Journal of Physics 60 4 ss 324 328 Bibcode 1992AmJPh 60 324H doi 10 1119 1 16875