论文摘要
半经典闭合轨道理论已被普遍用来解释原子、分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。近年来,因为科学实验以及实际应用的发展,含时外场的光吸收特性已引起人们的广泛关注。与静外场不同,含时场对回归谱有复杂的调制。如高斯型短脉冲激光对里德堡原子电子波包的量子控制就是一例。实验已经发现,采用连续激光激发原子时,可以获得里德堡态;而当用一束短脉冲激光激发原子时,末态只能是里德堡波包(一系列里德堡态的迭加)。这种定域波包具有经典性质(如满足动量和坐标同时可测量性),在短时间内沿着经典轨道运动,但是,一段时间之后,由于波包在演化过程中发生分裂和复现,其演化变得非常复杂。在理论上,我们可以利用自关联函数来研究波包动力学,又因为自关联函数与振子强度相对应,从而可以利用半经典闭合轨道理论来研究这个问题。在本课题中,我们利用半经典闭合轨道理论结合含时微扰方法,分别研究了短脉冲激光和含时射频(rf)场对原子回归谱的调制作用。主要完成了以下几个方面的工作:(1)采用半经典闭合轨道理论和含时微扰方法,我们推导出双脉冲作用下外场中里德堡原子的自动关联函数表达式。结果显示,双脉冲作用下的自动关联函数可以表示成许多振荡项求和的形式,其中每一求和项都来源于电子波包的一条闭合轨道的贡献,对应于自动关联谱中的一个峰,峰的位置、宽度及高度等特性可由激光脉冲参数来进行控制。(2)利用含时的半经典闭合轨道理论,我们计算了Li里德堡原子在静电场加一弱的射频场中的回归谱。当原子处于含时场中时,由于受到非稳恒场的作用,体系的能量不守恒。电子闭合轨道的出射角、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,出现了新的效应,产生了新的调制现象。原来的半经典闭合轨道理论已不再适用,必须把其推广到含时体系。作为理论方法的应用实例,对Li里德堡原子在静电场加一弱的射频(rf)场中的回归谱进行理论计算和分析。结果表明:在静外场时,吸收谱中会出现比较强的回归,而当附加一与外场平行的射频场后,回归谱的强度按零阶Bessel函数形式被减弱。闭合轨道的贡献对含时场是敏感的:周期为含时场倍数的回归保留下来了,而其它偏离共振的回归减弱或消失。这种不规则现象是由于闭合轨道受微扰作用以及贝塞尔函数对谱的调制所产生的。论文共分五章。第一章为综述,简要介绍半经典闭合轨道理论的发展,研究现状及意义,选题考虑以及本文的工作。第二章,我们利用闭合轨道理论及含时微扰方法,推导出了双脉冲作用下的自动关联函数的表达式,研究了脉冲参数对回归峰的调制作用。第三章描述了闭合轨道理论中两个主要理论方法——变量的标度变换和Fourier变换,引入标度律和回归谱的概念。第四章,利用含时闭合轨道理论计算了Li里德堡原子在静电场外加一射频振荡场中的回归谱,重点分析了振荡电场对回归谱的影响。第五章是本文的主要结论,以及今后的研究工作和理论的应用前景的展望。