超短激光脉冲调控双原子分子定向的理论研究

发布时间：2020-11-18 05:58

　　 分子反应动力学(Molecular Reaction Dynamics)又称微观反应动力学,是一门基于原子和分子的微观性质,进而分析分子间的运动与相互作用、深刻认识化学反应的本质和规律的学科。分子反应动力学应用现代物理化学的先进分析方法,在原子、分子的层面上研究不同状态和不同分子体系中单分子的基元化学反应的反应过程、动态结构和反应机理等。根据量子力学理论知识,我们知道光通过电偶极距、磁偶极矩、电多极矩、磁多极距、精细结构、超精细结构、极化与磁化、Stark效应、Zeeman效应等与原子和分子发生相互作用。而本学位论文主要采用二维含时量子波包理论方法,我们从理论上研究了在超短激光脉冲的作用下(只考虑激光场与电偶极距的相互作用)极性双原子分子的定向动力学过程。主要工作包括以下两个方面:以LiH分子为研究对象,提出了利用周期量级相位跃变脉冲(FCPJP)及周期量级相位跃变脉冲链(FCPJPs)来控制极性LiH分子定向的理论方案。(1)首先,我们提出了采用FCPJP来控制极性LiH分子定向效果的理论方案。通过精确求解包括转动自由度和振动自由度的含时薛定谔方程,然后详细讨论FCPJP的两个参数—跃变相位和外场脉冲的峰值强度对定向效果的影响。与太赫兹周期量级激光脉冲相比,利用FCPJP,我们可以观察到更多的振转态布居被激发,导致分子定向效果的明显提高。我们通过改变FCPJP的激光参数,获得的最大定向值高达0.860。同时也讨论了温度对极性LiH分子定向效果的影响,计算结果表明了在温度较低的情况下,我们提出的理论方案可以非常有效地控制极性LiH分子的定向。(2)其次,在(1)的基础上,我们进一步提出了采用FCPJPs来实现LiH分子定向的理论方案。在这里,我们先分别计算了三个一样的FCPJP在跃变相位?(28)0和?(28)?/5时的分子定向,然后我们比较了FCPJP在跃变相位?(28)0时脉冲链个数分别为1,3,6下分子定向效果和FCPJP在跃变相位?(28)5?/4时脉冲链个数分别为1,3,6下分子定向效果的差别。最后,我们计算了不同跃变相位下取得最大定向度时对应的最优脉冲数目。结果表明通过合理调节激光脉冲的相关参数,我们可以得到相对比较满意的计算结果,也可以对实验进行很好的解释。
【学位单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O56
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 基本理论和计算方法
    1.1 含时量子波包理论
        1.1.1 波包的性质
        1.1.2 初始波包的计算
        1.1.3 Born-Oppenheimer近似
        1.1.4 激光与分子的相互作用
    1.2 分子的定向和取向
        1.2.1 场中分子定向和取向
        1.2.2 场后分子定向和取向
        1.2.3 分子定向和取向的研究方法
2 利用周期量级相位跃变脉冲控制分子定向
    2.1 研究背景
    2.2 理论计算方法
    2.3 结果与讨论
    2.4 本章小结
3 利用周期量级相位跃变脉冲链控制分子定向
    3.1 研究背景
    3.2 理论计算方法
    3.3 结果与讨论
    3.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

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本文编号：2888393