近金属表面里德堡氢原子的动力学性质研究

论文摘要

氢原子是最简单的原子体系。对于纯粹的氢原子体系,无论是它的经典行为还是量子行为,人们都已经研究得很透彻了,而处于外场中的高激发态氢原子体系则成为理解和检验混沌概念的理想对象。人们已经从经典和量子两个方面研究了里德堡氢原子与各种含时外场和不含时外场相互作用时的量子跃迁过程中的多周期现象。这些外场包括静电场、静磁场、平行的电磁场、垂直的电磁场、各向异性、线性极化以及圆极化的微波场等。近年来,近金属表面的里德堡原子体系是又一个备受关注的重要的理论模型,同时也是一个实验上可以实现和测定的系统。在此模型中原子与金属表面间的距离d 对里德堡原子的性质起关键性作用。这个理论模型可以描述瞬态的van der Waals相互作用,也可以模拟原子在强电磁场中的Stark-Zeeman 效应及强磁场中的抗磁效应。其运动形式比较复杂:相互作用较弱时,微扰论成立;相互作用较强时,规则运动和不规则运动并存,从而出现混沌现象。在本课题中,我们运用了相空间分析的方法和闭合轨道理论方法,研究了近金属表面氢里德堡原子的动力学性质。主要进行了以下几个方面的工作:（1）首先给出近金属表面里德堡原子体系的理论模型和物理图像,并描述体系的标度性质。（2）经过坐标变换消除哈密顿量的奇异性,作出Poincaré截面,并用它来描述局限于三维能壳中的经典运动,可以发现近金属表面里德堡原子体系的动力学性质敏感地依赖于原子与表面间的距离d ,通过改变d 值的大小,观察到从规则运动到规则和不规则运动的混合出现直至混沌的变化过程以及振动区、转动区的俘获区域的变化情况等。（3）利用闭合轨道方法给出部分振动型、转动型和转动——振动型周期轨道,从而对Poincaré截面中的振动区域、转动区域以及振动——转动区域的特点进行验证。通过对不同的d 值情况下近金属表面里德堡氢原子体系的Poincaré截面的比较,我

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 综述
• 1.1 引言
• 1.2 体系的可积性质的判断
• 1.3 处理不可积系统已有的方法
• 1.4 近金属表面的原子体系的特点
• 1.5 近金属表面的氢原子体系的研究现状
• 第二章 近金属表面的里德堡氢原子体系的的理论模型及物理图象
• 2.1 近金属表面的里德堡氢原子体系的理论模型
• 2.1.1 对van der Waals 力的简要介绍
• 2.1.2 近金属表面原子体系的理论模型
• 2.2 近金属表面里德堡氢原子体系的物理图像
• 2.2.1 闭合轨道理论形成的历史背景
• 2.2.2 近金属表面里德堡氢原子运动的物理图像
• 第三章 近金属表面的里德堡氢原子体系的相空间分析
• 3.1 相空间理论概述
• 3.2 Poincaré截面的做法
• 3.2.1 Poincaré截面的由来及其特点
• 3.2.2 近金属表面的里德堡氢原子体系Poincaré截面的做法及其截面边界的确定
• 3.3 相空间分析
• 3.4 结论
• 第四章 近金属表面里德堡氢原子体系的闭合轨道分析
• 4.1 引言
• 4.2 闭合轨道理论采用的计算方法
• 4.2.1 半经典近似的含义
• 4.2.2 计算过程简介
• 4.3 部分由闭合轨道理论得到的周期轨道
• 4.3.1 轨道类型的判断
• 4.3.2 部分由闭合轨道理论得到的周期轨道
• 第五章 结论与展望
• 附录 A 闭合轨道理论与周期轨道理论的联系与区别
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢