王德华[1]2005年在《强外场中多电子原子、分子回归谱的半经典理论》文中研究表明高里德堡态的原子、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,分岔效应显着。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
张秋菊[2]2001年在《Li原子在平行电磁场中回归谱的半经典研究》文中研究表明半经典闭合轨道理论由于具有物理图象清晰、应用范围广泛的特点，被普遍用来解释原子或离子在外场中的光吸收现象。该理论为研究量子谱的经典对应提供了强有力的工具；在研究经典混沌的量子体现中已取得很大成功。不论对规则运动的可积体系还是不规则运动的不可积体系都可以给出清楚的物理解释。该理论在研究H~-在各种外场下的光吸收以及氢原子、Li原子、He原子和O_3等在电场或磁场中的光激发，波包动力学等问题已经得到广泛的应用。 通过对多电子原子强场行为的实验和理论研究，人们发现，在其回归谱中存在着由氢原子轨道不能解释的强共振结构。这说明，研究多电子原子必须考虑离子实的作用，而且回归谱中应该有实散射峰的贡献。但当把闭合轨道理论推广到多电子原子时，主要由于离子实散射的作用，使轨道数目迅速增加，且多为不稳定轨道，不易进行分类，增加了问题的复杂性。本文采用了量子实散射的分区自洽迭代方法，就是利用量子亏损表示离子实的作用，实散射的轨道全都由氢原子的轨道组合而成。从而克服了这一困难，把闭合轨道理论应用到了平行电磁场中的Li原子上。 在本论文的工作中，我们在两个不同的标度能量下，应用包括实散射的半经典闭合轨道理论，计算了平行电磁场中Li原子的回归谱；讨论了该体系的标度性；并与同样情况下的氢原子回归谱作了比较， 硕士学位论文 摘要得出了预期的结果。主要进行了以下几项工作： （l）研究了该体系电于的经典运动规律，计算出了两个不同标度能量时的基本闭合轨道数目，以及每一个闭合轨道的出射角和返口时间。 （2）用半经典闭合轨道理论推导计算每条轨道第一次返口以及第n 次返回的雅可比量、经典振幅、经典作用量以及马斯洛夭指标等，从而定出电于的半经典波函数。 门）根据包括实散射的闭合轨道理论，进行标度变换和迭代计算。 （4）通过傅立叶变换，将光吸收谱由能量的函数转换成标度经典作用量的函数，得出平行电磁场中的回归谱图象，并与氢原于的结果相比较。验证了离于实对多电子原子回归谱的重要贡献。 在这一研究领域中，前人只是对电场或磁场单独存在的情况进行了理论分析和解释。对于电磁场同时存在的情况，这是第一次进行理论研究，这既是对半经典理论应用范围的推广，又是对该理论的验证和完善。另外，以前的绝大部分研究中，都是选取的电离阈以下的能量范围，即E＜0的范围，本文则选取了E＞0的范围。因为 ＊ 原子体系是一个在实验上可以被测量的体系，所以从另一方面来说，我们得到的结果对于实验研究具有重要的参考意义，同时有助于对更复杂的体系，如 He、O；体系的研究。
赵文丽, 高峰, 李洪云, 林圣路[3]2004年在《Li里得堡原子在振荡场中的回归谱研究》文中指出文中应用扩展的半经典闭合轨道理论计算了Li原子在平行电磁场加一个振荡电场中的回归谱。与相同情况下平行电磁场中的回归谱比较,当附加含时振荡场时,静外场中的吸收光谱的强度被很大程度地减弱。另外,分别讨论了回归谱强度随振荡场振幅以及频率的变化规律。
王文鹏[4]2008年在《多电子原子在平行电磁场中回归谱的研究》文中进行了进一步梳理近年来,高里德堡原子在强外场中的光吸收现象引起人们广泛的关注,它是研究和发展量子混沌概念的一个典型实例。半经典闭合轨道理论由于具有物理图像清晰、应用范围广泛等特点,被普遍用来解释此类现象,并成为实现联结经典理论和量子理论的重要桥梁。该理论很好地解释了氢负离子在各种外场下的光吸收问题以及氢原子和其他类氢原子和分子在电磁场中的光激发、电子波包动力学、微腔输运以及环境中激发态原子的寿命等问题。与氢原子相比,对多电子原子(如氦原子,锂原子等),理论处理要困难得多,由于离子实散射的作用,其相应的经典行为是混沌的。通过对多电子原子强场行为的实验与理论研究,人们发现必须考虑离子实的作用,实散射产生了在单电子中没有的组合轨道,使轨道数目迅速增加。闭合轨道理论不再适用,因而必须对理论本身做适当的改进和推广。本文在扩展的有限分辨率的闭合轨道理论框架内,采用了包括离子实散射的分区自洽迭代方法,结合B.Hüpper的模型势和量子亏损理论,引进适当的模型势,计算了谱的大标度结构(ΔE大,相应时间ΔT小),即作用量较小的闭合轨道的贡献,因为它们对谱性质起决定性作用。我们得到了B = 3.5T,F =18.84V cm情况下,标度能量ε= ? 0.03,主量子数n≈40, M =1叁重态He原子和Li原子在平行电磁场回归谱,从中可以看到,短程核势以及离心势作用于闭合轨道和波函数,因而必将对回归谱产生重要影响。与氢原子结果做了比较,进一步证实了上述结论。为讨论关于磁量子数对谱的影响,我们还研究了在标度能量ε= ? 0.03和标度电场f = 0.01的情况下, M =0叁重态He原子和Li原子在平行电磁场中的闭合轨道和光吸收的回归谱。通过经典轨道和回归谱的比较,可以更深入的理解M =1体系不同于M =0体系的动力学特点,得出M = 1情况中离心势会减弱离子实短程衍射效应和电子的关联,并且将显着改变光吸收的回归谱。对于M =1多电子里德堡原子这一研究领域,我们的工作既是对半经典理论的推广,又是对该理论的验证和完善。由于现在还没有M =1叁重态He原子和Li原子在平行电磁场中的回归谱的实验结果的比较,希望理论计算能对未来的实验工作有一定的参考作用。论文共分为六章。第一章为综述,简要回顾半经典闭合轨道理论的要点及其发展。第二章介绍了模型势和标度变换回归谱学,给出了包括离子实势的多电子原子的模型势,还给出了在平行电磁场中的标度变换。第叁章详细描述闭合轨道理论的物理图像和理论推导。第四章计算了平行电磁场中Li ( M =0, M =1)里德堡原子的回归谱,并与H里德堡原子的谱相比较,着重分析核散射和短程模型势效应。第五章给出了He( M =0, M =1)里德堡原子的回归谱,比较分析了两种不同磁量子数下的谱,讨论轴对称的排斥势的影响。第六章是全文的总结,并对可能的发展和应用作补充说明。
宋晓红[5]2002年在《里德堡原子光吸收谱中的组合回归及轨道分岔效应研究》文中研究指明强场中原子光吸收谱的强共振特性已引起人们的多年的关注。这种现象涉及高里德堡态原子结构和极端条件下物质抗磁性、电子关联及运动规律等基本问题。半经典闭合轨道理论由于具有物理图像清晰、应用范围广泛等特点被普遍用来解释原子或离子在强外场中的光吸收现象，成为实现联结经典理论和量子理论的重要桥梁，并是研究和发展量子混沌概念的一个典型实例。 在过去十几年里，人们已对H~-离子和H原子在各种外场中的光剥离特性作了广泛的研究，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、标度律、能级统计学等方法。对于多电子原子，闭合轨道理论面临新的挑战，主要困难来自两方面：(1)由于原子实的散射，使轨道数目迅速增加，且多为不稳定组合轨道，没有有效的识别和分类方法，增加了问题的复杂性。(2)在标度能量的某些点上，分岔效应显着。由于轨道分岔形成的聚焦作用，导致波函数在分岔点附近变为无穷大，闭合轨道理论在分岔点附近不再适用。因此，有必要在半经典理论框架中对原有理论方法进行适当的改进和推广。 本文采用了包含模型势作用的分区自洽迭代方法，引进了一种新的标度律和有效普朗克常数概念，以使理论计算结果能与将来的实验(量子谱)进行直接比较。我们用上述方法计算了Li里德堡原子(n=37-46，m=0)在平行电磁场中，常标度能量为ε=-0.03时的回归谱。从中明显看出，由于原子实散射而出现的新的共振结构可以归结为标准闭合轨道的组合。 为了解决由于轨道分岔引起的波函数的发散问题，我们选取的标度能量为ε=-2.94，在这个能量附近，轨道分岔很多。我们采用统一近似方法对电场中的Li原子Stark谱进行了修正，并且分析了轨道分岔的基本原因和形式，将半经典闭合轨道理论做了进一步的推广。 在Li里德堡原子这一研究领域中，即使对于无分岔的规则运动，前人的研究也仅限于对电场或磁场单独存在的情况。对于电磁场同时存在的情况，这是首次进行理论研 硕士学位论文 摘要 究。对于闭合轨道的分岔效应，目前的研究还处于开始阶段。采用统一近似的方法对电申 场中的Li原子回归谱进行修正，并同时考虑实散射影响也是第一次。我们的工作既是 对半经典理论的推广，又是对该理论的验证和完善。另外，因为Li原子体系是一个在 实验上可以被测量的体系，所以从另一方面来说，我们得到的结果对于实验研究具有重 要的参考意义，同时也有助于对更复杂的体系，如 He、O3体系开展研究。 论文共分为五章。第一章为综述，主要从总体上介绍了半经典闭合轨道理论的要 点及其发展。第二章介绍了分区自洽迭代方法。第叁章引进标度律和回归谱概念。在第 四章中，我们给出了平行电磁场中Li里德堡原子的回归谱的计算结果，并与相同情况 下的氢原子做了比较，从而验证了原子实对多电于原子问归谱的重要贡献。第五章介绍 了轨道分岔现象并采用统一近似方法描述了分岔点附近的波函数，同时考虑了组合轨道 的影响，对半经典闭合轨道理论所得结果进行了修正，并将结果与标准半经典闭合轨道 理论计算的回归谱及与氢原于回归谱作了比较。
高嵩[6]2007年在《经典轨道分岔现象和高精度谱分析方法的研究》文中研究表明强场中原子光吸收谱的强共振特性已引起人们的多年的关注,它是研究和发展量子混沌概念的一个典型实例。这种现象涉及高里德堡态原子结构和极端条件下物质抗磁性、电子关联及不可积体系运动规律等基本问题。半经典闭合轨道理论由于具有物理图像清晰、可近乎解析处理等特点被普遍用来解释原子或离子在强外场中的光吸收现象,成为实现联结经典理论和量子世界的重要桥梁。同时,该理论具体展现了强场条件下原子分子动力学行为。标度律及傅立叶变换的应用构成全新的回归谱学方法,成为原子分子谱学新进展。随着应用范围的扩展,原来的理论方法面临新的挑战,主要困难来自两方面:一是在能量或外场达到某些特殊点时,有分岔现象产生。由于轨道分岔形成的聚焦作用,导致波函数在分岔点附近发散,闭合轨道理论在分岔点附近不再适用;另一方面是对于多电子原子,由于原子实的散射,使轨道数目迅速增加,增加了问题的复杂性。这些闭合轨道多为不稳定组合轨道,没有有效的识别和分类方法,难以得到收敛结果。因此,有必要在半经典理论框架中对原有理论方法进行适当的改进和推广。从本质上看,回归谱学是有限分辨率的,为了发展高精度谱分析,在适当情况下,把回归谱量子化是可行的。调和反演就是可供选择的有效方法之一。针对上述问题,我们主要进行了以下几个方面的研究:1、研究了分岔现象对平行电磁场中H ?光剥离电子流分布的影响。在这里我们研究的对象为远离核的垂直于外场的平面上电子流的分布情况。在这里我们将闭合轨道理论推广到开轨道,提出一种具有复杂结构的光剥离显微术。这一方法可以用于精确测定激光和场参数。分析了电子轨道在垂直于外场的平面上的分布情况:以磁场由小到大逐渐变化为例,分别利用相空间中ρ- p_ρ的关系曲线(ρ为光剥离电子到达观测平面上的点到Z的距离, p_ρ为其相应的动量)和ρ-θ_0曲线(θ_0是光剥离电子的初始出射角)随磁场变化。讨论了折迭式焦散点的产生和对电子轨道数目的影响。为了得到在垂直于场的平面上H~-光剥离电子流通量的分布,在焦散点附近,可以利用统一近似的方法对波函数进行修正,消除发散,得到了符合实际的结果。近两年来国际上其他研究小组也发表了几篇关于平行电磁场中的负离子光剥离电子流通量的文章,但他们考虑的是各向同性的离子源(s波),而我们采用的H ?的波函数是各向异性的(p波),因而具有较强的方向选择性。利用坐标和相应动量的关系曲线随系统参数(如磁场)的变化而导致的曲线拓扑结构的变化分析分岔和反分岔现象,是我们提出的一种全新的分析轨道变化趋向的方法,比前人所用的方法简便而且更为直观。2、研究了分岔对电场中锂原子的回归谱的影响利用包含模型势作用的分区自洽迭代方法,引进标度律和有效普朗克常数eff的概念,以使理论计算结果能与将来的实验(量子谱)进行直接比较。用上述方法计算了Li里德堡原子在电场中的回归谱。从中明显看出,由于原子实散射而出现的新的共振结构可以归结为相应氢原子的标准闭合轨道的组合的贡献。应用正则方程计算高激发态电子的经典运动情况,讨论了分岔和反分岔产生的边界能所满足的条件,分析了轨道分岔的基本原因和形式,得到了实轨道存在的区域和鬼轨道存在的依据。选取的标度能量为ε=-2.7,在这个能量附近,轨道分岔很多。我们既考虑了实散射影响,又考虑了轨道的分岔效应。为了解决由于轨道分岔引起的波函数的发散问题,我们采用统一近似方法对电场中的Li原子Stark谱进行了修正。我们的工作既是对半经典理论的推广,又是对该理论的验证和完善。另外,因为Li原子体系是一个在实验上可以被测量的体系,所以从另一方面来说,我们得到的结果对于实验研究具有重要的参考意义,同时也有助于开展对更复杂原子体系以及外场结构情况的研究。3、利用调和反演的方法对电场中锂原子回归谱进行的高精度分析,即把回归谱量子化,抽取相应的本征值。引入了一种高精度的谱分析的方法——调和反演,对以上得到的回归谱进行进一步的分析。调和反演的方法,突破了常规傅立叶变换中测不准关系的限制,得到了原来闭合轨道理论或周期轨道理论得不到的本征值,从而给出高分辨率的谱。这里,首次将此分析方法引入到非氢里德堡原子的情况中。无论是对于闭合轨道理论还是对调和反演这种高分辨率分析方法的发展都起到了推动作用。论文共分为6章。第一章为综述,主要从总体上介绍了半经典闭合轨道理论的要点及其发展,我们所选的课题的意义及本文重点进行的工作。第二章详细地分析了平行电磁场中H ?光剥离电子轨道的分岔情况,讨论了当外场(特别是磁场)变化时,在探测平面上电子轨道的变化情况。第叁章讨论了分岔现象对于垂直于外场的平面上电子流通量的影响,说明光剥离显微术的原理。第四章介绍了分区自洽迭代方法,引进标度律和回归谱概念。分析了锂原子Stark效应中的轨道分岔现象,并采用统一近似方法描述了电场中分岔点附近的波函数,同时考虑了组合轨道的影响,对半经典闭合轨道理论所得结果进行了修正。第五章是对于电场中锂原子回归谱利用调和反演的方法进行分析,得到了高精度的谱。第六章是本文的总结,对已有的工作做简要概括并讨论了应用半经典闭合轨道理论所遇到的问题和困难,对今后发展前景进行了展望。
周慧[7]2009年在《自电离的混沌现象》文中研究说明原子在外场中的自电离现象已引起人们多年的关注。近年来,原子自电离混沌过程成为人们关注的焦点。强外场中的里德堡原子是仅见的几个实际存在的低维体系产生混沌的实例之一,由于其基本性质是量子的,它可作为微腔输运、粒子从势场中逃逸等基本问题的理论模型,因而成为理论和实验研究量子混沌的理想对象,是研究经典和量子对应的典型范例。在无外场的情况下,原子的光吸收谱和自电离谱的复杂性,目前主要采用多通道量子亏损理论和R-矩阵方法。已有的研究工作则只限于较低激发态或电离阈附近。由于其对通道能态的敏感依赖性,当有外场存在时,已有理论方法也难以处理。钡原子在Stark鞍点以上,由混沌动力学得出的电子脉冲阵列在时间阈分辨谱上是完全无规的,但脉冲峰峰间距等于电子核散射回归周期,因此我们可以应用半经典闭合轨道理论分析自电离动力学性质。半经典闭合轨道理论被普遍用来解释原子或离子在强外场中的光吸收现象,成为联结经典理论和量子理论的重要桥梁,并为研究和发展量子混沌概念的重要理论方法。人们已对氢和多电子原子,如,锂,钠,铯及一氧化氮分子,在各种外场中的光吸收特性作了广泛的研究,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、标度律、能级统计学等方法。对于多电子原子,理论处理要比氢原子困难得多,由于离子实散射的作用,其相应的经典动力学行为是混沌的。实散射产生了在单电子中没有的组合轨道,而在分岔点附近,闭合轨道数目迅速增加。闭合轨道理论不再适用,必须对理论本身做适当的改进和推广。在文中,我们主要研究了锂原子在外场中在Stark鞍点以上自电离的混沌性质。采用了包括离子实散射闭合轨道理论,利用分区自洽迭代的方法,结合B.Hüpper的模型势和量子亏损理论,给出了强外场中多电子原子体系在柱坐标下的哈密顿量,根据标度律,我们对哈密顿量中的参量利用电场进行了标度变换,得到标度的哈密顿量后又采用了半抛物坐标并引入等效哈密顿量。通过对等效哈密顿方程进行积分,我们得到了锂原子在强外场中的自电离率和标度电离时间随初始出射角变化的关系。首先,我们计算了Li原子在电场中标度能为-1.3的自电离率和标度电离时间随初始出射角变化的图像,并计算了不同标度能(-1.2、-1.4)下的锂原子的自电离率,发现相互之间差异很大,从而得到其运动行为的混沌性:敏感的依赖于初始条件。这种混沌是由于实散射造成的。通过与相同条件下的H原子的计算结果进行了比较,说明电场中的H原子是可积系统,不会产生混沌。证明了实散射对多电子原子自电离混沌动力学性质的贡献。电场中的锂原子自电离产生与平行电磁场中氢原子的自电离中的类似的一系列的脉冲阵列,但两者图样不同,而且产生机理大相径庭,前者是离子实散射的结果而后者是由于磁场的作用导致的。为此,我们研究了变化磁场对氢产生混沌的决定性影响。为了具体看清磁场和核散射效应,接着我们进一步研究了在平行电磁场Li原子的自电离性质。计算了标度能为-1.92时的自电离率和标度电离时间随初始出射角的变化图像,其自电离的混沌图像要比电场中的锂原子及平行电磁场中的氢原子的复杂的多,它是由磁场和离子实散射共同作用的结果。通过与相同条件下的平行电磁场中的氢原子自电离结果作比较,可以看出磁场对于显示混沌的电离电子脉冲串的范围及峰的形状(高度、宽度)起重要的作用,而离子实对于确定显示混沌的电离电子脉冲峰的位置起决定作用。以上工作不仅是对包含实散射的半经典闭合轨道理论的推广和新的应用,同时也为非氢原子体系复杂的自电离混沌现象提供了定量的解释。另外,锂原子体系是一个在实验上可以被测量的体系,所以从另一方面来说,我们得到的结果对于实验研究具有重要的参考意义,并在一定程度上为混沌输运和混沌逃逸提供了一种验证实验研究结果的有效途径。论文共分为五章。第一章为综述,主要从总体上介绍了研究外场中原子动力学性质,谈及光吸收和自电离现象、我们选题的意义和目的以及本文重点进行的工作。第二章讨论了本文所采用的分析和计算理论基础——含实散射的闭合轨道理论的物理图像及理论推导,介绍了模型势和标度律。第叁章计算了强电场中Li里德堡原子的自电离率和标度电离时间随初始出射角变化的图像并对现象进行了分析。第四章计算了平行电磁场中Li里德堡原子的自电离率和标度电离时间随初始出射角变化的图像并对其混沌现象进行了详细的分析并对变化磁场对氢产生混沌的影响作了研究。第五章是全文的总结,并对今后的研究工作提出了展望。
赵文丽[8]2004年在《Li里德堡原子在含时场中的光吸收谱研究》文中提出强场中原子光吸收谱的强共振特性已引起人们的多年的关注。这种现象涉及高里德堡态原子结构和极端条件下物质抗磁性、电子关联及运动规律等基本问题。半经典闭合轨道理论由于具有物理图像清晰、应用范围广泛等特点被普遍用来解释原子或离子在强外场中的光吸收现象，成为实现联结经典理论和量子理论的重要桥梁，并且是研究和发展量子混沌概念的一个典型实例。 在过去一段时间里，人们已对H~-、H以及碱金属原子在各种外场中的振荡特性作了广泛的研究，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、标度律、能级统计学等方法。近年来，含时外场的吸收谱特性已引起人们的广泛关注，因为含时外场在科学实验以及实际应用中是普遍存在的。原子处于含时振荡场(射频场)中时，由于受到非稳恒场的作用，闭合轨道的出射角、入射角、周期、经典作用量都将发生改变，增加了问题的复杂性，产生了新的调制现象。另外，如果外加的激发脉冲不是连续脉冲而是单脉冲或双脉冲时，也将出现不同的吸收谱。由于光吸收谱的计算过程与脉冲的宽度存在一定的关系，所以闭合轨道理论不能直接应用，必须进行适当的修改。 在本课题中，我们以Li原子为例，利用半经典闭合轨道理论结合含时微扰方法分别给出了Li原子在正弦振荡场以及脉冲场中的吸收谱，分析其振荡特性。主要进行了以下几方面的工作： (1) 在半经典闭合轨道理论的基础上，用微扰论讨论了振荡射频场中里德堡原子的吸收谱。把闭合轨道理论推广到外场与时间相关的情况，并且研究了相应的标度变换谱——回归谱。计算表明：射频场的振幅和频率对于吸收谱的回归强度都有很大的影响，但是影响的规律与方式是不同的。射频场的振幅越大，吸收谱的总回归强度减弱的越厉害。对于某一标度作用量，在该场的频率的某些特定值处，吸收谱的回归强度不被减弱。这些性质将在第叁章中详细讨论。 (2) 计算了Gaussian型单脉冲激光对于吸收谱的影响。结果表明对于单脉冲来说，咏宽越小，吸收谱的振荡越弱，即回归强度越弱。寸吹士学位论文摘要 (3)计算lJi里德堡原子体系的双脉冲激发率(或激发态布居)，证实了脉冲的相位对原子波包之间的干涉起着很重要的作用。另外还研究了双脉冲激光对原子吸收谱的影婀，结果表明，双脉冲更进一步减弱了吸收谱的振荡振幅。 在I_i里德堡原子这一研究领域中，前人的研究仅限于电磁场与时间无关的情况，对十·含时场存在的情况，这是首次进行研究。对于利用短脉冲研究里德堡波包动力学，不文只是进行了初步的探索。我们的工作既是对半经典理论的推广，又是对该理论的验讨一和完善。另外，因为Li原子体系是一个在实验上可以被测量的体系，所以从另一方面来说，我们得到的结果对于实验研究具有重要的参考意义，同时也有助于对更复杂的体系，如He、q体系开展研究。 沦文共分为五章。第一章为综述，主要从总体上介绍了半经典闭合轨道理论的要点及其发展1第二章介绍了闭合轨道理论在射频场中的应用，给出了经过射频场作用以后的吸收谱。第叁章引进标度律和回归谱的概念，讨论振荡场振幅以及频率对回归强度的影响。第四章研究激光单脉冲对光吸收谱的影响。第五章研究激光双脉冲激发的波包运动规律，讨论了双脉冲对光吸收谱的影响。
李洪云[9]2004年在《氦里德堡原子在外场中的回归谱研究》文中认为近年来，高里德堡原子在强外场中的光吸收现象引起人们广泛的关注，它是研究和发展量子混沌概念的一个典型实例。半经典闭合轨道理论由于具有物理图像清晰、应用范围广泛等特点被普遍用来解释此类现象，并成为实现联结经典理论和量子理论的重要桥梁。该理论很好地解释了氢负离子在各种外场下的光吸收问题以及氢原子、锂原子及其他类氢原子和分子在电磁场中的光激发、电子波包动力学等问题。 与氢原子相比，对多电子原子，理论处理要困难得多，氦原子就是一个典型的量子体系，由于离子实的作用，其相应的经典行为是混沌的。通过对多电子原子强场行为的实验与理论研究，人们发现必须考虑离子实的作用，实散射产生了在单电子中没有的组合轨道，使轨道数目迅速增加。氦原子自身两个电子关联密切，使得考虑交换势成为必要。而且，在标度能量的某些点上，由于轨道发散形成的聚焦作用，导致波函数在发散点附近变为无穷大，闭合轨道理论不再适用，因而必须对理论本身做适当的改进和推广。 本文采用了包括离子实散射的分区自洽迭代方法，结合B.Hüpper的模型势和量子亏损理论，在模型势中我们特别引进电子交换势，计算了谱的大标度结构(△E大，相应时间△T小)，即作用量较小的闭合轨道的贡献，因为它们对谱性质起决定性作用。我们得到了B=3.5T，F=18.84V／cm情况下，标度能量ε=-0.03，主量子数n≈40，m=0的叁重态He原子在平行电磁场和垂直电磁场中的回归谱。为与已有实验结果比较，我们还计算了同一模型势下标度能量ε=2.7，20＜n＜30，m=0的叁重态He原子在电场中的回归谱，结果和M．L．Keeler的实验结果基本上是一致的，这个结果明显优于原有的未考虑交换势的理论结果，说明在对多电子原子的回归谱的分析中，核散射和电子交换都具有重要效应。由于没做统一近似，峰值大小明显比实验结果高，我们又用统一近似方法对电场中的氦原子回归谱进行了修正，结果与实验符合很好。 对于He原子在垂直电磁场中回归谱的计算，由于存在外加电场、磁场和核的库仑作用之间的相互竞争，导致规则运动区域的进一步缩小，闭合轨道变成叁维。我们计算了B=3.5T，F=18.84V／cm情况下，标度能量ε=-0.03，主量子数n≈40，标度电场山东师范大学硕士学位论文中文摘要了二0.01，m二0的叁重态He原子的回归谱，并与氢原子结果做了比较，同样证实了实散射的重要贡献。 对于氦里德堡原子这一研究领域，我们的工作既是对半经典理论的推广，又是对该理论的验证和完善。由于目前还没有氦原子在平行电磁场和垂直电磁场中的实验结果，希望理论计算能对实验有一定的参考作用。 论文共分为五章。第一章为综述，从总体上介绍了半经典闭合轨道理论的要点及其发展。第二章介绍了模型势和标度变换回归谱学，给出了包括电子交换势的氦原子的模型势，还给出了在电磁场同时存在时的标度变换和只有电场时的标度变换。第叁章给出了平行电磁场中氦里德堡原子的回归谱的计算结果，并与M.L.Keeler的实验结果做了比较。第四章给出了垂直电磁场中氦里德堡原子的回归谱的计算结果，并与相同情况下的氢原子做了比较。第五章采用统一近似方法对氦原子回归谱进行了修正，证实了理论的正确性。关键词:半经典闭合轨道理论;交换势;回归谱;实散射;分区自洽迭代法论文分类号:0562.3
刘志华[10]2008年在《外场中里德堡锂原子动力学性质研究》文中进行了进一步梳理激光理论和技术的发展极大地改变了原子分子物理学的面貌,人们关注的焦点开始由侧重能级结构转向相关的动力学性质。特别是由于实验室中短脉冲、高强度激光器的出现,使得原子的高激发Rydberg态的制备和探测成为可能,从而推动了光与物质的相互作用、波函数的时空演化、多体效应、强场谱学、规则-混沌过渡以及经典-量子对应等基本问题的研究。里德堡原子具有长寿命、宽碰撞截面、对外场敏感的特点,因而成为场和粒子相互作用的有效探针并得到广泛应用:如原子芯片实验可实现对原子寿命的有效控制和存储,它在凝聚态物理和原子物理前沿领域开辟了新的研究途径,除了容易应用以及固态势场可产生原子干涉器外,它们提供了一个理想环境使得其中的原子可以集成并可连接到微电路器件上;实验室静场中动力学观测可模拟天体物理极端条件下的强场效应;用短脉冲激发制备的Rydberg波包态可以在多个维度上实现相干压缩,达到测不准关系的最小值已成为研究经典极限的理想途径;高激发的里德堡原子分子的空间尺度可达纳米甚至微米量级,因而可作为微腔输运、粒子从势场中逃逸等基本问题的理论模型并在微电子器件的设计中有重要应用。在理论研究中,强场中的里德堡原子体系是研究经典和量子对应的典型范例,也是可以展示规则运动向混沌运动过渡并可用于探讨“量子混沌”性态的仅有的几个实际存在的低维体系之一。上世纪70年代以来,由于面对复杂的原子分子高维度、强关联、非线性的不可积体系,完全的量子力学求解已不可能,各种半经典理论方法应运而生。在探索强外场中多电子原子的光吸收谱的共振现象时,微扰论不适用,又不能分离变量,且由于问题所涉及的空间尺度由10~(-15)(fm-原子核特征尺度)到10~(-6)(μm-高激发态Rydberg原子主量子数N等于100时的典型大小),其时间大小则由10~(-16)(量子跃迁特征时间)到10~(-9)(里德堡原子典型寿命),在这样大的时空范围内进行量子态的演化几乎是不可能的。着眼于大标度范围的有限分辨率下谱分析的闭合轨道理论是一个经过检验行之有效的半经典理论方法,因为它准确地反映了量子跃迁中普遍隐藏着的多周期现象。其核心思想则是采用一种可归结为分区自洽迭代的求解方法:在原子核附近,采用量子方法,如通过库仑散射或核散射求解波函数;在远离核区域,电子的运动遵从经典轨迹,按准经典方法构造态函数。然后将内部解和外部解在居间的绕原子实的库仑区中对接得到近似解。为确保结果的可靠性,需对内部解作渐近展开,并采用稳定相近似等。自1987年提出以来,该理论方法在实际应用中得到不断改进和发展。研究的体系从简单氢原子和H~-离子发展到多电子原子(如锂原子,氦原子)以及H_2、NO等分子,研究的问题也已从单纯的光吸收截面和振子强度计算发展到回归谱分析、表面附近的动力学性质研究、微腔的电输运过程以及介质环境中的原子寿命问题的探索,方法本身也已从最初的电子的闭合轨道图像发展到光子的闭合轨道图像。在此过程中,成功地引进了量子亏损和模型势、标度变量和量子谱函数以及统一近似和调和反演等方法。闭合轨道理论是从Gutzwiller的周期轨道理论的基础上发展而来的,其突出优点是不仅适用于高激发的束缚态,也适用于正能区的电离态,且无论体系是否混沌均有效,这就为研究混沌体系的经典-量子对应提供了一种有力的工具。研究具有规则-混沌混合特性体系的另一个有效方法就是经典相空间的Poincaré截面方法。经典Hamilton正则方程中的坐标、动量都是时间的连续变量,在相空间中,粒子的运动轨迹形成“流”。由于不规则性使得运动轨迹往往出现复杂的缠绕,以至于其总体特性难以准确描述,因而Poincaré提出了一种“映射”,即在分离的时间点上用相空间中可能的一个面(一般是曲面)截取“流”,得到一系列的点,每一个点就是一个“映射”。显然,Poincaré截面给出“流”的局部特征,因而大大降低了问题的难度。出于不同的研究目的,Poincaré截面原则上可有无限多种取法。这种经典方法同样也具有很强的普适性。本文采用上述两种方法研究了里德堡锂原子在外加强电磁场中动力学性质。计算了在不同标度能量下的Poincaré截面和光吸收的回归谱,通过与氢原子相应数值结果的比较展示了非Coulomb实散射效应。电场中的氢原子是可积系统,不出现混沌,只有在外加磁场中且当标度能高到一定程度时才会产生混沌运动;而锂原子情况完全不同,核散射的存在使得体系本质上是混沌的。这从两者的Poincaré截面随外场和能量演化图中可以清楚地显示出来。混沌的概念是纯经典的,为了更好理解经典混沌的量子体现,我们首次作了经典Poincaré截面和准量子的回归的对应关系分析,它有助于人们从一个新的角度理解“量子混沌”的含义,这是本文的主要目的。论文分为五章。第一章为综述,扼要介绍提出闭合轨道理论方法的背景、方法要点及其在应用中的改进和发展。简单分析外场中多电子原子动力学性质研究的重要意义及存在的问题。第二章是经典动力学性质分析。我们计算了锂原子Poincaré截面随标度能量的演化,展示了由规则—混沌混合区域向完全混沌状态的转化。为了研究核散射的贡献,作为比较,我们分别计算了氢原子在电场和磁场中的Poincaré截面,可以看出,核散射是导致运动状态出现混沌的基本原因,磁场只有在足够强时才会有混沌。这里,按照闭合轨道理论通用做法,为了消除原点处Coulomb奇异性,我们引进半抛物坐标系;为了便于以后进行经典—量子对应关系分析,对变量进行了标度变换。第叁章是平行电磁场中半经典(准量子)回归谱的计算。应用闭合轨道理论方法计算了在给定标度能量下的主要闭合轨道,这里除了基本轨道外,还有大量的组合轨道,计算每条轨道的Jacobian和Marslov指标,求和得到光吸收强度,它的Fourier变换就是回归谱。因为混沌性质是体系长程行为,所以这里的求和需包括较长轨道部分的贡献。与氢原子情况相比,锂原子回归谱明显复杂。第四章为经典—量子对应关系分析。讨论了轨道的分岔效应。为了便于比较,我们给出了几个不同标度能量下回归谱。它们同样表现出动力学性质敏感地依赖于初始条件的特点。从运动状态随能量演化过程看,出现完全混沌时,回归谱反而变得简单,这从一个侧面表明量子定域化的增强。另外一个值得关注的是周期轨道的作用,在Poincaré截面上它表现为不稳定不动点,表明它是混沌体系的不变量。第五章是全文的总结。我们列出了经典相空间和半经典两种不同方法计算锂原子在外电场中光吸收性质比较得出的主要结论。从一个侧面反映经典混沌的量子体现,有助于我们理解经典—量子的对应。为了突出重点,我们并未对截面作深入分析,例如映射的稳定性问题,定量Lyapunov指数及能级的统计分布的计算,分岔效应以及自电离等现象的分析均是有待进一步探讨的深层次问题。
参考文献：
[1]. 强外场中多电子原子、分子回归谱的半经典理论[D]. 王德华. 山东大学. 2005
[2]. Li原子在平行电磁场中回归谱的半经典研究[D]. 张秋菊. 山东师范大学. 2001
[3]. Li里得堡原子在振荡场中的回归谱研究[J]. 赵文丽, 高峰, 李洪云, 林圣路. 原子与分子物理学报. 2004
[4]. 多电子原子在平行电磁场中回归谱的研究[D]. 王文鹏. 山东师范大学. 2008
[5]. 里德堡原子光吸收谱中的组合回归及轨道分岔效应研究[D]. 宋晓红. 山东师范大学. 2002
[6]. 经典轨道分岔现象和高精度谱分析方法的研究[D]. 高嵩. 山东师范大学. 2007
[7]. 自电离的混沌现象[D]. 周慧. 山东师范大学. 2009
[8]. Li里德堡原子在含时场中的光吸收谱研究[D]. 赵文丽. 山东师范大学. 2004
[9]. 氦里德堡原子在外场中的回归谱研究[D]. 李洪云. 山东师范大学. 2004
[10]. 外场中里德堡锂原子动力学性质研究[D]. 刘志华. 山东师范大学. 2008
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