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利用飞秒含时光电子能谱研究Li_2分子的波包动力学过程

作　者: 刘瑞琼
导　师: 刘玉芳
学　校: 河南师范大学
专　业: 原子与分子物理
关键词: 光电子能谱含时量子波包泵浦-探测光诱导势能面
分类号: O561.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着飞秒激光技术的发展,越来越多的理论和实验研究关注于飞秒脉冲激光场中原子、分子的动力学过程。基于实验现象,从理论上去理解、分析和探索超短脉冲激光场中的分子动力学是必不可少的研究工作。在分子动力学中,研究电子激发态势能面上的分子波包的动力学行为的一种有效的方法是多光子电离光电子光谱方法,使用光电子光谱理论研究分子中原子核在势能面上的运动的优势在于可以使所研究问题的空间分辨尽可能小,小于1埃;时间分辨尽可能短,达到飞秒量级。已经提出的理论方法和建立的理论模型基本上都是基于求解含时薛定谔方程,由于含时量子波包的数值模拟容易实现,能够详细描述系统的时变动力学现象,因此它被广泛地应用于分子动力学研究中。本文的主要工作是运用含时量子波包方法计算Li2分子的飞秒光电子能谱,对不同参量的光电子能谱现象进行合理分析解释,进一步了解波包在E 1∑g+势能曲线上的动力学过程。本文在计算过程中采用了三态模型,即初始态(A),中间态(E)和离子态(I),在Born-Oppenheimer近似下使用了分裂算符-快速傅立叶变换的方法,通过解薛定谔方程,得出光电子能谱的几率。文中Li2分子光电子能谱的峰值随延迟时间增加而减弱的现象(1000fs,1200fs,1400fs,1800fs,2000fs),是由于波包在E 1∑g+架态区因分子解离而发散,整个波包在势能曲线上的振荡逐渐减弱造成的。通过对计算结果的分析,得出波包的传播是一个能量减弱的过程,而且泵浦-探测脉冲的延迟时间对光电子能谱的形状有重要的影响。对于较短延迟时间下(100fs,200fs)光电子能谱具有的独特四峰现象,我们运用光诱导势理论给予合理的解释。通过研究发现:能谱独特的四峰现象是由光诱导势的产生引起的,而光诱导势对光电子能谱的形状有着重要的影响。此外, E 1∑g+态内外转折点处电子结构的显著差别,对光电子能谱图也有一定的影响。文章还涉及了对中间态A 1∑u+上初始波包的控制和应用。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-14
  1.1 含时波包动力学发展简述  9-11
  1.2 飞秒激光光电子谱的研究进展  11-14
第二章量子波包动力学的理论基础  14-23
  2.1 量子波包概念  14-19
    2.1.1 量子波包的基本概念  14-16
    2.1.2 波包的制备  16-17
    2.1.3 波包的实验探测、控制  17-19
  2.2 泵浦——探测(pump-probe)光电离技术  19-21
    2.2.1 泵浦——探测光电离实验简介  19-20
    2.2.2 泵浦——探测光电离实验的离子信号和光电子信号  20
    2.2.3 泵浦——探测光电离技术的优点  20-21
  2.3 强激光场中的光诱导势  21-23
第三章含时波包理论方法  23-31
  3.1 Born-Oppenheimer 近似  23-24
  3.2 初始波包的计算  24-25
  3.3 耦合能级  25-26
  3.4 波包的时间演化方法  26-27
  3.5 激光场与物质相互作用  27-28
  3.6 数值模拟方法与量子传播  28-31
第四章飞秒含时光电子光谱的理论研究  31-43
  4.1 激光场多光子电离与光电子光谱理论  31-33
    4.1.1 强激光场多光子电离  31-32
    4.1.2 分子动力学的光电子光谱原理  32-33
  4.2 理论研究锂分子飞秒含时光电子光谱  33-43
    4.2.1 理论模型  34-37
    4.2.2 结果与讨论  37-43
结论  43-44
参考文献  44-49
附录A 原子单位制  49-50
附录B 初始波包的计算  50-54
致谢  54-55
攻读学位期间发表的学术论文目录  55

利用飞秒含时光电子能谱研究Li_2分子的波包动力学过程

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