約翰尼斯·斯塔克

約翰尼斯·斯塔克（Johannes Stark，1874年4月15日－1957年6月21日），德國物理學家，種族歧視者，因發現極隧射線的多普勒效應和在電場作用下光譜線的分裂現象，獲得了1919年度諾貝爾物理學獎。

約翰尼斯·斯塔克
出生	1874年4月15日-1957年6月21日
國籍	德國
職業	物理學家
知名作品	諾貝爾物理學獎（1919年） 「斯塔克效應」 「斯坦克-愛因斯坦方程」 「斯坦克數」

　　曾以精湛的研究成果在原子物理學領域裡獨領風騷數年。在研究陽射線過程中發現一種重要規律，並發現了「斯塔克效應」、「斯坦克-愛因斯坦方程」、「斯坦克數」等等。希特勒上台後加入納粹黨籍，被希特勒任命為德國物理技術研究所所長，成為萊納德的同盟者，曾多次在公開場合批判和攻擊海森堡。後因屢次干涉納粹上層官員的事務，被開除納粹黨籍。1947年被盟國軍事法庭宣判服苦役4年。服完苦役後於1957年在巴伐利亞老家的莊園裡逝世。

目錄

生平簡介

　　約翰尼斯·斯塔克1874年生於巴伐利亞的什肯豪夫，他的父親是一個農場主。他曾在拜[[[羅伊特]]和雷根斯堡讀過大學預科。1897年，他在慕尼黑大學取得博士學位，並於1898年在那裡任物理研究院助教；1900年，他任哥廷根大學的無薪教師。後來他任漢諾威技術高等學校（1906年）和亞琛技術學院（1909年）的特許教授。1917年，他任格賴夫斯瓦爾德大學教授。1920年，作為維恩的接班人，他來到維爾茨堡。斯塔克差不多與所有的同事都爭吵過，唯獨勒納德一人例外，後者對猶太人的「教條物理學」的痛斥得到了斯塔克的支持。

　　1933年，希特勒的追隨者斯塔克被委任為物理技術研究所所長，1934年，他任重新命名後的德國研究協會主席。斯塔克利用他的職權，加劇反對現代理論物理，尤其反對馮·勞厄、索末菲、海森堡和愛因斯坦。到了1936末，統治集團內部的鬥爭迫使斯塔克辭去上面的兩個職務，隨後他便回到巴伐利亞的特勞恩施泰因附近的愛佩斯塔特，靠他那裡的莊園度生。　

研究貢獻

　　斯塔克在物理學的多方面都有貢獻。首先他在放電管的研究中取得了重大成果。1908年，他提出了原子的電子模型，認為化學鍵是由於電子共享引起的。1913年，斯塔克把極隧現象置入一個強電場中，從而在電場中找到了人們長期以來試圖尋找的複雜效應：氫原子光譜線的分裂。後來該效應被命名為斯塔克效應。斯塔克由於發現了極隧射線中的多普勒效應和譜線在電場中的分裂，獲得了1919年的諾貝爾物理學獎。

　　極遂射線是哥爾茨坦在1896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着射線運動。斯塔克曾發現了這些高速運動離子所輻射的光的頻率移動。他曾說過，他幾乎沒費吹灰之力就發現了氫譜線的移動。他曾試圖將他發現的這種光的多普勒效應作為愛因斯坦狹義相對論的一個證明，1907年他又想將其作為量子假設的證據，但奇怪的是，1913年後他又強烈地反對量子論和相對論。

　　1913年，在關於電場作用下譜線分裂的研究中，斯塔克在鑿孔陰極後僅幾毫米處放置了第三個極板，並在這兩極間加了20000V/cm的電場。然後，他用分光計在垂直於射線的方向上測試，觀察到了光譜線的分裂。他第一個發現了斯塔克效應。所謂斯塔克效應（Stark effect），是指強電場中原子發射的譜線在電場影響下出現分裂成幾條的現象。具體地講，就是在電場強度約為100萬伏/厘米時，原子發射的譜線的圖案是對稱的，其間隔大小與電場強度成正比。在此之前，塞曼等科學家也做過此類研究，但都失敗了。斯塔克在鑿孔陰極後僅幾毫米處放置了第三個極板，並在這兩極之間加了2萬伏/厘米的電場，然後用分光計在垂直於射線的方向上測試，觀察到了光譜線的分裂。1916年，愛潑斯坦（Epstein）把斯塔克效應納入了量子力學的框架。1926年，薛定諤證明了這一效應與波動力學是一致的。　　

希特勒的跟隨者

　　勒納德和斯塔克都是希特勒的跟隨者。他們的政治生涯是從反對愛因斯坦開始的，最初他們對愛因斯坦還是抱有好感的。斯塔克在1907年曾邀請愛因斯坦在他主持的《電子與輻射年鑑》中寫了介紹狹義相對論的文章。斯塔克還曾邀請比他小5歲的愛因斯坦去做他的助教。

　　但是隨着第一次世界大戰的爆發的進行，政治立場在科學家之間迅速建立了一道難以逾越的鴻溝。斯塔克在由他主辦的《電子與輻射年鑑》中，拒絕刊登談論科學國際性的文章。1922年6月，斯塔克出版《德國物理學的危機》一書，書中攻擊相對論和「玻爾－索未菲量子理論」有害於德國的實驗工作。

　　施塔克力圖實際控制整個德國物理界。施塔克曾一度放棄科學研究，在德國北部創辦了一個瓷器工廠，但沒有成功。他試圖重返學術生活，也沒有成功。因為他變得比較極端，把量子理論和愛因斯坦的相對論斥為猶太科學的產物。普遍不得人心，到1928年他先後遭到6所德國大學的拒絕。這一切使得施塔克的權力欲望更加強烈。1933年，他雖然被普魯士科學院拒絕，但卻成功地當上了帝國物理技術研究所所長，並試圖以這個研究所為權力基地，控制德國物理學。 　

　　所謂斯塔克效應，就是原子發出的譜線在電場作用下產生分裂的一種現象。對於氫原子來說，當電場強度不很大時，能級的分裂寬度ΔE可以近似寫作：

　　式中h為普朗克常數；me和e分別為電子的質量和電荷；F為外電場強度；n為主量子數；n1和n2可以取0至（n-1）之間的值。從上式可以看出，對於主量子數為n的能級，可以分裂為（2n-1）個次能級，而能級的分裂寬度與外電場強度F的一次方成正比。這就是說，外電場越強，譜線的分裂寬度越寬，故稱之為線性斯塔克效應。當外電場強度很強時（超過105伏/厘米），能級的分裂寬度將與外電場的平方成正比，稱為二次斯塔克效應。在恆星大氣中的各種粒子一般都是帶電的。當帶電粒子相互接近時，會產生很強的微觀電場而引起斯塔克效應。通常用統計方法來處理微觀電場。上述的F可引入等效電場強度F0來代替，

　　F0=2.61eZN2/3。式中N為離子數密度；Z為離子的電離級次，在簡化計算中可取Z=1。由於微觀電場強度與帶電離子的數密度有關，而數密度是和壓力密切相關的，因此，常把斯塔克效應引起的譜線致寬放在壓力效應致寬的理論中加以討論。氫線的斯塔克效應最明顯，其他原子譜線的斯塔克效應則很小，但在分子光譜中也還能觀測到。

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