强场双电离过程中的量子化现象研究

发布时间：2020-03-22 14:09

【摘要】：电子关联是微观世界中的一种普遍现象。强激光场中的非序双电离过程提供了一个研究电子关联的简单模型,为研究电子关联提供了一条简单直接的途径,是强激光物理研究的前沿热点之一。本文采用全量子化的理论方法,将激光场与原子都做量子化处理,研究了强激光场中的非序双电离过程,得到了单模和双模激光场中描述两个电子运动的全量子化波函数,并用于求解双电离过程的电离率公式。本论文的主要研究内容如下:(1)得到了描述单模激光场中两个电子运动的本征波函数,并推导了原子非序双电离的跃迁矩阵元及电离率公式。利用正则变换将描述两个电子在激光场中运动的哈密顿量分成两部分,分别为描述内部自由度的哈密顿量cH与描述外部自由度的哈密顿量VH。内部自由度描述两个电子间的相互作用,与激光场无关,其波函数则为库仑势的本征态;外部自由度描述两个电子组成的准粒子在激光场中的运动,相应的波函数为Volkov态,可以通过求解类薛定谔方程得到。将两部分波函数进行结合得到最后的波函数,并根据散射理论推导出双电离的跃迁矩阵元,进而得到了电离率公式。(2)将单模激光场中的Volkov态推广到双模激光场,求解得到了不同的双色场中两个电子运动的波函数和双电离的电离率公式。利用作图法则得到了全量子化的双模激光场中的复合贝塞尔函数,由此得到了描述两个电子运动的Volkov态,进而得到了总的波函数,并进一步探讨了不同偏振的双模激光场中Volkov态的变化,得到了相应的双电离的跃迁矩阵元及电离率表达式。这些工作为采用全量子的理论深入分析激光场中原子、分子的双电离现象奠定了基础。
【图文】：

图 1-1 激光强度的提升及其对应的物理研究领域的发展[9]。论文主要研究单模激光场与双模激光场中电子运动的波函数。下光场中基本物理过程以及关于强激光场中原子的双电离研究。场电离的基本过程及对于双电离的研究 强场电离的基本物理过程场物理是当前一个热门的研究领域，随着激光技术的不断发展，以及超短激光脉冲的产生，不断揭示出各种崭新的物理现象，例12]，高次谐波生成[13-16]等。因为原子是构成物质的基本要素，所互作用的研究是研究激光与其他物质相互作用的基础。当原子处绕在原子核周围的电子会逐渐脱离原子核的束缚，发生电离，，的物理过程，它是很多其它物理过程的基础，对强场中原子分子

硕士学位论文 电子的数目。这个现象当时是无法解释的。1905 年爱因论[18]，他由此获得了 1921 年的诺贝尔物理学奖。根据光子是由不连续的“光量子”组成，每一个光子的能量等于入常数。当光子的能量大于金属表面的束缚能(W)(逸出功)后可以发生电离，电离的光电子的能量由下面简单的公式EhvW，k 光子的频率，kE 为电离出的电子动能。由公式(1-1)可知，光的频率有关并且随着入射光频率的增大而增大，同时与与实验上观察到的结果一致。因此，爱因斯坦提出的光子成功地解释光电效应，另一方面该理论对量子力学及波粒大地推动作用。图 1-2(a)给出了爱因斯坦光电效应过程的
【学位授予单位】：上海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN21;O562.4

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本文编号：2595150