1919年諾貝爾物理學獎
1919年諾貝爾物理學獎 斯塔克效應的發現
斯塔克 1919年諾貝爾物理學獎授予德國格雷復斯瓦爾德大學的斯塔克(Johannes Stark，1874―1957)，以表彰他在極隧射線(canal ray)中發現了都卜勒效應和在電場中發現了的譜線。
極隧射線是哥爾茨坦在1886年在含稀薄氣體的放電管中發現的，這種射線後來證明主要是由放電管中帶正電的氣體原子組成的，這些帶正電的原子在電場的作用下以很高的速度沿著射線束運動。
1902年斯塔克預言，極隧射線粒子在運動過程中，不斷與管子中氣體分子碰撞，如果動能足夠大，應該產生發光現象，發出的光譜會因都卜勒效應而改變頻率，例如，如果射線是朝著觀察者方向運動，則觀察到的光譜線應向紫端移動，其位移會隨速度的增大而增大，由此可以確定極隧射線粒子的速度。
1905年斯塔克果然在含氫的極隧射線管中發現了這種都卜勒效應。隨後他在其它一些化學元素的極隧射線中也證明有上述效應。
斯塔克這一發現有助於確定極隧射線的本質，他證明了這種射線的粒子是發光原子或原子離子。斯塔克和他的學生們進一步研究了都卜勒效應的光譜，取得了重要成果，不僅包括極隧射線本身及其形成，還包括同一種化學元素在不同條件下發射的不同光譜的性質。 斯塔克還研究了含有氫氣的管子中極隧射線通過強電場的情況。1913年他在研究過程中觀察到氫譜線加寬了。他立即聯想到十幾年前塞曼（P. Zeeman）的發現。這會不會是與塞曼效應對應的一種電學現象？從16年塞曼發現譜線的磁致以來，科學家經常提出這樣的問題：既然在磁場中原子發出的光譜線會，在電場中會不會有類似現象？然而，德國的佛克特(W. W. Voigt)試圖從束縛電子發射光譜的理論推導電場對光譜的作用。計算結果表明
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，即使加300 V/cm 的靜電場，光譜線的也只有鈉黃光的D雙線間隔的5×10－5。這一效應太小了，實在難以觀察。於是佛克特認為，這就解釋了為什麼以前沒有人發現與塞曼效應對應的電現象。多年來，他的解釋妨礙了人們研究這一效應的積極性。到了1913年，對量子理論起過先導作用的斯塔克對這個問題發生了興趣，他認為佛克特的古典理論不足為憑。在他看來，光譜的發射是由於價電子的躍遷，電場一定會改變原子內部電荷的分布，從而影響發射頻率。他是研究極隧射線的專家。他在極隧射線管子中的陰極和另一輔助電極之間加上強電場，強度達到31 kV/cm。然後沿平行於或垂直於電場的方向用光譜儀進行觀測。氫的極隧射線穿過電場，果然觀測到了加寬。經過仔細調整，他終於獲得了譜線的證據，並且證明隨著譜線序號的增大，的數目也隨之增多。他還發現，沿電力線成直角的方向觀察，所有的分量都是平面偏振光，外面的兩根較強，其電場向量與管內電場平行；中間的幾根較弱，其電場向量與管內電場垂直。他的觀測非常精細，得出了如下的結論：各分量到中心線的距離是最小位移的整數倍，而最小位移對所有譜線均相同；位移與電場強度直接成正比。
應該肯定，斯塔克發現光譜線的電致對原子物理學的發展有重要意義。人們把這一現象稱為斯塔克效應，並於1919年在愛因斯坦和波耳之前就授予了諾貝爾物理學獎。 斯塔克效應對波耳的原子理論起了一定的驗證作用。1914年波耳在拉塞福的啟示下，對斯塔克效應作了理論分析，他把斯塔克效應看成是外電場改變了電子在自由原子中的軌道引起的現象，從自己的原子模型出發，推出了氫譜線電致的最大頻率位移。但是計算結果與實際測量分歧甚大。瓦伯(E. Warburg)則在波耳的頻率公式上加一修正項，這修正項相當於電子恢復到原有軌道所需作的功，加了修正項之後就可以滿意地解釋斯塔克效應。而索末菲的相對論性原子理論則更為理想，他的學生埃普斯坦(P. S. Epstein)根據索末菲的理論推得譜線電場公式。後來索末菲提出選擇定則，並總結出一套經驗規則，結果與斯塔克的觀測
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相符很好。當然斯塔克效應十分複雜，準確的解釋有待於量子力學的出現和原子理論的進一步發展。
斯塔克1874年4月15日出生於德國巴伐利亞的希根霍夫(Schickenhof)。他父親是一農場主人。他先在拜羅伊斯(Bayreuth)，後在雷根斯堡(Regensburg)的文法中學受教育，14年到慕尼黑大學攻讀物理、數學、化學和結晶學。17年他以消光介質中的牛頓環為題作博士論文而畢業。他從17年到1900年到慕尼黑大學的物理研究所當洛梅爾(Lommer)的助手，後來在格丁根大學任物理學無薪講師。1906年在漢諾威工業大學任特聘教授，1909年應亞琛工業大學之邀擔任教授。
斯塔克的科學工作涉及三大領域：氣體中的電流、光譜分析和化學價。他的光譜研究是關於化學原子機構的變化與其光譜變化之間的聯繫。極隧射線是他研究的一個重要項目。 斯塔克在社會上的名聲後來變得很壞。他是一個種族主義者，曾經全力支援雷納德反對猶太人的教條主義物理學。在希特勒政權下，斯塔克任德國物理技術研究協會。他追隨希特勒，肆意挑起反對近代理論物理的論爭，攻擊誹謗勞厄和索末菲等人。1957年6月21日斯塔克在德國上巴伐利亞去世。
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