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里德堡原子光吸收谱中的组合回归及轨道分岔效应研究

宋晓红  
【摘要】: 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,分岔效应显著。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。第三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。


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