强激光场中线性分子电离动力学的理论研究

论文摘要

随着激光技术的发展,强激光场中原子分子的多电子动力学引起了物理学界的密切关注。由于多电子动力学对于从头计算方法非常困难,且多电子效应引起的实验现象需要进一步解释。因此,理论上迫切需要发展一些新的理论方法来描述激光场中的多电子动力学行为,其中之一就是含时Hartree-Fock理论方法。本文综合单中心方法、B样条和有限元DVR基组发展了含时Hartree-Fock理论方法,并计算了原子、线性分子的电子结构以及线性分子中各轨道在激光场中的多电子电离。具体的内容主要包括以下四个方面：（1）发展了基于B样条和单中心方法计算磁场下氢分子离子振动谱的方法,验证了磁场中玻恩奥本海默近似计算的合理性,并计算了氢分子离子的振动跃迁谱,发现谐振子近似计算的氢分子离子振动频率存在10.8%的偏差。（2）综合B-spline和单中心方法发展了定态的Hartree-Fock计算方法,并进行了原子和双原子分子的电子结构计算。由于B-spline能够合理地处理分子计算的歧点问题,较小的基矢就能让原子（He、Be和Ne）和分子（H2、N2、LiH和CO）的轨道能级和总能量收敛到较高的精度。（3）由于B-spline和单中心方法能够合理地描述连续态波函数,并且单中心方法能够自然地拓展到线性多原子分子的电子结构计算。因此,我们计算了C02的轨道能级与相应的波函数,并利用定态Hartree-Fock计算得到的轨道构建了单电子的模型势。我们利用单电子模型研究了激光场中C02的取向电离,其计算结果与已有的理论计算符合得较好,然而计算结果与实验存在偏差。（4）综合B-spline和有限元DVR基组,我们发展了含时Hartree-Fock理论方法,并将其用于研究乙炔分子不同轨道电子在少周期激光脉冲中的电离动力学问题。由于内壳层轨道电荷沿激光偏振方向分布,内壳层轨道电子在较高的光强下比最外层轨道电子容易电离。随着光强的进一步增大,内壳层电子电离增强,最外层轨道电子束缚增强而出现了“抑制”电离的现象。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 激光场中原子分子的电离机制
• 1.1.1 多光子电离
• 1.1.2 隧穿电离
• 1.1.3 越垒电离
• 1.2 相关的实验
• 1.3 常用的理论方法
• 1.3.1 含时Hartree-Fock理论
• 1.3.2 含时多组态Hartree-Fock理论
• 1.3.3 含时密度泛函理论
• 1.4 本文的研究问题及安排
• 第二章 理论方法
• 2.1 B样条
• 2.2 单中心方法
• 2.3 有限元DVR基矢
• 2.4 含时演化：Crank-Nicolsen方法
• 第三章 磁场中氢分子离子的振动跃迁谱
• 3.1 理论方法
• 3.2 结果和讨论
• 3.3 小结
• 第四章 分子的电子结构计算：基于B样条和单中心方法的Hartree-Fock理论
• 4.1 理论方法
• 4.1.1 Hartree-Fock方法
• 4.1.2 B-spline基矢
• 4.2 结果和讨论
• 4.2.1 He,Be和Ne原子
• 2和N₂'>4.2.2 同核分子：H₂和N₂
• 4.2.3 异核分子：LiH和CO
• 4.3 小结
• 4.4 密度泛函理论
• 4.4.1 理论方法
• 4.4.2 计算结果
• 4.4.3 小结
• 2的电离研究'>第五章 强激光场中CO₂的电离研究
• 5.1 理论方法：单电子模型
• 2的电离'>5.2 H₂的电离
• 2的取向电离'>5.3 CO₂的取向电离
• 5.4 小结
• 2H₂的多电子动力学研究'>第六章 基于B样条和有限元DVR的含时Hartree-Fock理论：C₂H₂的多电子动力学研究
• 6.1 理论方法
• 6.2 结果与讨论
• 6.3 小结
• 第七章 总结与展望
• 参考文献
• 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果