El desplazamiento y la división de niveles de energía atómicos o moleculares y de líneas espectrales debido a la presencia de un campo eléctrico externo, producido por la interacción del campo con momentos dipolares eléctricos (u otros multipolos) y por la mezcla de estados de paridad distinta.

Principio

Un campo eléctrico externo acopla con el operador dipolar eléctrico mediante H = -d·E (o análogos de multipolos superiores); si existen estados degenerados de paridad opuesta surge un efecto Stark lineal por mezcla de primer orden, de lo contrario ocurren desplazamientos cuadráticos (segundo orden) mediante teoría de perturbaciones.

Demostración

El manifold n=2 del hidrógeno presenta un efecto Stark lineal porque los estados 2s y 2p se mezclan bajo un campo E externo, produciendo una división proporcional a E; los estados fundamentales no degenerados suelen mostrar un desplazamiento Stark cuadrático proporcional a E^2, salvo que exista un dipolo permanente.

Aplicación incorrecta

Tratar un desplazamiento Stark en campos intensos mediante perturbación sin considerar ionización o mezcla con el continuo inducida por el campo, o ignorar consideraciones de paridad al predecir comportamiento lineal frente a cuadrático, conduce a conclusiones cualitativamente erróneas.

Consecuencia

Provoca desplazamientos y divisiones espectroscópicas, polarizaciones inducidas por el campo y mezcla de estados, desplazamientos DC Stark relevantes en relojes atómicos y mediciones de precisión, y sirve como herramienta para detectar campos eléctricos y controlar estados cuánticos.

Inversión

En ausencia de campo eléctrico, las degeneraciones basadas en paridad se mantienen y no hay división Stark; en campos muy intensos, el concepto de niveles ligados discretos puede romperse por ionización por campo y acoplamiento al continuo, invirtiendo la visión perturbativa simple.

Límite

Se aplica a sistemas con estados electrónicos bien definidos y a campos estáticos (DC) cuando se habla del efecto Stark; campos dinámicos (AC) generan fenómenos separados de Stark AC (desplazamiento de luz). La validez depende de la intensidad del campo respecto a los espacios entre niveles y umbrales de ionización.

Tensión semántica

Estrechamente relacionado con desplazamientos de Lamb, estructura fina e hiperfina y efectos Stark AC; distinguir desplazamientos DC Stark de desplazamientos dinámicos de luz y de otras perturbaciones es esencial en espectroscopía de precisión.

Síntesis

El efecto Stark es la modificación inducida por un campo eléctrico de las energías de niveles mediante acoplamiento a dipolos y multipolos y mezcla de paridades, produciendo desplazamientos lineales o cuadráticos según la degeneración y sirviendo tanto de sonda como de mecanismo de control de estados cuánticos.