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强外场中多电子原子、分子回归谱的半经典理论

作　者: 王德华
导　师: 丁世良
学　校: 山东大学
专　业: 原子与分子物理
关键词: 半经典闭合轨道理论 模型势 回归谱 实散射效应 分区自洽迭代方法
分类号: O562.3
类　型: 博士论文
年　份: 2005年
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内容摘要


高里德堡态的原子、分子在强电场和磁场中光吸收谱的强共振特性已引起人们的广泛关注,它们是研究半经典理论和量子混沌学的典型实例。现在国际上有许多理论和实验研究组在研究原子、分子在外场中的复杂光谱,其中M.L.Du和J.B.Delos提出的“闭合轨道理论”在这些研究中处于领先地位。该理论具有物理图像清晰、应用范围广泛等特点被普遍用来分析外场中高激发态复杂谱的振荡现象,成为实现连接经典理论和量子理论的重要桥梁,同时,该理论为研究原子、分子的抗磁性、标度律及里德堡态的能级结构提供了全新的方法,开辟了研究复杂谱的新思路,取得了巨大成功。 八十年代末期,随着半经典闭合轨道理论的提出,人们已经利用这一理论成功地对H~-——这一重要的理论和实验模型系统——在平行电磁场、交叉电磁场、以及任意夹角的电磁场情况下的光剥离振荡特性做出了比较完整的研究。对氢原子、锂原子等简单体系分别在电场、磁场中的光激发、电子波包动力学等问题也作了研究.不仅从各个角度验证了半经典闭合轨道理论的正确性,而且发展了回归谱学、能量统计等方法。回归谱是吸收谱的傅立叶变换。由于吸收谱遵从标度律,将吸收谱对时间作一傅立叶变换后,发现变换后的谱出现了一系列尖锐的峰,一个振荡峰对应着一条半经典闭合轨道的贡献。可见回归谱把量子谱中可见的信号和电子的经典运动联系起来,适用于从里德堡态直至正能区广阔范围内复杂谱性质的研究。 十几年来,闭合轨道理论和回归谱方法得到广泛的应用,理论本身也在不断的改进和发展。和氢原子相比,当把半经典闭合轨道理论进一步推广到计算多电子原子和分子在强外场中的回归谱时,出现了新的困难:(1)由于原子实(分子实)对电子的散射作用,使得闭合轨道的数目迅速增加,而且其中大部分轨道变为不稳定的,并且存在着轨道之间多种混合,称为组合轨道,增大了计算的复杂性;(2)存在着离子实的阴影效应,阴影效应体现在两个方面:一方面,使回归的振幅减弱,减小了多次实散射的振荡强度,另一方面,轨道经过离子实时,由于衍射效应的出现,将会在氢原子的基本轨道以及组合轨道都不可能出现的地方产生新的轨道。另外,在标度能量的某些点上,分岔效应显著。闭合轨道理论在分岔点附近不再适用,因而必须对理论本身进行适当的改

全文目录


中文摘要  7-11
Abstract  11-16
符号说明  16-17
第一章 综述  17-33
  1．1 历史背景  17-28
    1．1．1 强场条件和里德堡原子  17-18
    1．1．2 准朗道振荡  18-22
    1．1．3 闭合轨道理论和回归谱  22-28
  1．2 选题  28-31
    1．2．1 课题的目的和意义  28-29
    1．2．2 国际、国内研究现状  29-31
  1．3 本文结构  31-33
第二章 多电子原子在强电场和磁场中回归谱的研究  33-67
  2．1 引言  33-35
  2．2 模型势和标度变量  35-39
    2．2．1 一般里德堡原子的模型势  35-37
    2．2．2 标度变量  37-39
  2．3 包含原子实散射的闭合轨道理论  39-41
  2．4 分区自洽迭代方法  41-47
  2．5 氦原子在平行的电场和磁场中回归谱的计算  47-56
    2．5．1 氦原子在平行的电场和磁场中哈密顿量和闭合轨道  47-49
    2．5．2 常标度能下的回归谱  49-50
    2．5．3 交换作用势对回归谱的影响  50
    2．5．4 结果与讨论  50-56
  2．6 Li里德堡原子在垂直的电场和磁场中回归谱  56-66
    2．6．1 哈密顿量和闭合轨道  56-57
    2．6．2 闭合轨道理论从两个自由度的体系推广到三个自由度的体系  57-58
    2．6．3 结果和讨论  58-66
  2．7 本章结论  66-67
第三章 振荡电场对里德堡 Li原子在强磁场中回归谱的影响  67-87
  3．1 概 论  67-69
  3．2 理论模型和方法  69-86
    3．2．1 物理图像描述  69-71
    3．2．2 含时体系中的闭合轨道理论  71-77
    3．2．3 在弱振荡电场中锂原子的吸收谱  77-82
    3．2．4 在弱振荡电场中锂原子的回归谱  82-86
  3．3 本章小结  86-87
第四章 分子在强外场中的回归谱  87-121
  4．1 氢分子在强外场中的回归谱的半经典计算  87-109
    4．1．1 概述  87-89
    4．1．2 一般里德堡分子的模型势  89-92
    4．1．3 分子在强场中的闭合轨道理论  92-101
    4．1．4 标度变量回归谱  101-103
    4．1．5 计算结果和讨论  103-109
  4．2 NO分子在磁场中的回归谱  109-120
    4．2．1 引言  109-110
    4．2．2 NO分子在磁场中的实验谱  110-111
    4．2．3 NO分子在磁场中的回归谱的半经典计算  111-120
  4．3 本章小结  120-121
第五章总结和展望  121-124
  5．1 总结  121-122
  5．2 展望  122-124
附录1  124-128
附录2  128-134
参考文献  134-143
致谢  143-144
在读期间已发表的主要论文  144-145
学位论文评阅及答辩情况表  145

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 分子物理学、原子物理学 > 原子物理学 > 原子光谱学
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