强外场中里德堡态钠原子的光谱研究

发布时间：2017-04-30 13:15

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【摘要】：外场中里德堡原子特性的研究一直是原子物理学的一个重要研究领域,它不仅涉及到原子物理学和量子力学的许多基本问题,而且可以为相关学科的研究提供基本数据,例如等离子物理、天文物理等。本文在实验上利用飞行时间质谱与激光光谱相结合的技术对里德堡态钠原子在不同外场环境中的光谱结构进行测量,在理论上采用B样条基矢展开结合复坐标旋转的方法进行了计算,通过理论与实验的紧密结合,对不同外场条件下光谱特性及非氢原子实效应进行了一系列研究。主要工作包括：(1)里德堡态钠原子的磁场效应：实验上测量了多种偏振激光激发下里德堡态钠原子的抗磁谱结构,并在理论上较好地重现了这些谱线结构。对于π偏振情形,从理论上证实了类似电场情形的抗交叉效应,也表明了np量子通道在决定抗磁谱结构中的重要角色。对于σ偏振或复杂偏振情形,通过将其分解为σ+偏振、σ-偏振和π偏振三种基本偏振状态,得到了与实验吻合较好的理论计算结果,这一研究也表明三种基本偏振能态之间并无耦合作用。(2)里德堡态钠原子的电场效应：实验上获得了里德堡态钠原子在7[偏振和a偏振激发下的Stark光谱,并进行了相应的理论计算,以Stark map的形式表明了π偏振下能级抗交叉效应的存在,这是电场中非氢原子实效应的体现。在此基础上对抗磁谱结构的Stark效应进行了研究,观测到电场引入所导致的谱线分裂和谱线强度重分布,并确认了与氢原子三种类型能态类似的演化趋势。(3)电场中非氢原子实效应的可视化：利用我们的理论方法计算了氢原子、构造的非氢原子和钠原子三种体系的振子强度和波函数,发现电场中非氢原子实导致的能态耦合效应可以通过电子几率分布这种形式直观地表现出来。对波函数进一步的分析表明,非氢原子的振子强度分布可以从原子实附近波函数近似对称性的角度得到解释。理论计算结果得到了实验数据的有力支撑。
【关键词】：里德堡原子 抗磁谱 电场谱 原子实效应 B样条基矢 量子亏损
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O562.3
【目录】：

• 致谢4-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 外场中的Rydberg原子12-15
• 1.1.1 电场中的Rydberg原子12-13
• 1.1.2 磁场中的Rydberg原子13-14
• 1.1.3 平行电磁场中的Rydberg原子14-15
• 1.1.4 其它形式外场的Rydberg原子15
• 1.2 研究方法15-17
• 1.2.1 实验方法15-16
• 1.2.2 理论方法16-17
• 1.3 研究内容及意义17-19
• 第二章 实验装置19-31
• 2.1 飞行时间质谱仪20-21
• 2.2 原子束源系统21-22
• 2.3 激光系统22-23
• 2.4 信号探测系统23-25
• 2.5 超导磁体25-27
• 2.6 其它常用设备27-28
• 2.7 飞行时间质谱仪Ⅱ的调试28-31
• 第三章 理论方法31-37
• 3.1 B样条基矢31-34
• 3.2 理论计算过程34-37
• 第四章 磁场中Rydberg态钠原子的光谱37-49
• 4.1 研究背景37-38
• 4.2 实验构型38-39
• 4.3 结果与讨论39-47
• 4.3.1 平行偏振激光下的抗磁谱40-43
• 4.3.2 垂直偏振激光下的抗磁谱43-45
• 4.3.3 复杂偏振状态下的抗磁谱45-47
• 4.4 小结47-49
• 第五章 电场中Rydberg态钠原子的光谱49-63
• 5.1 研究背景49-55
• 5.1.1 Stark效应49-53
• 5.1.2 抗磁谱的Stark效应53-55
• 5.2 实验构型55-56
• 5.3 结果与讨论56-62
• 5.3.1 Stark光谱56-60
• 5.3.2 抗磁谱的Stark效应60-62
• 5.4 小结62-63
• 第六章 电场中非氢原子实效应的波函数表征63-77
• 6.1 研究背景63-65
• 6.1.1 电场中的非氢原子实效应63-64
• 6.1.2 光致电离显微镜64-65
• 6.2 结果与讨论65-75
• 6.3 小结75-77
• 第七章 总结与展望77-79
• 参考文献79-91
• 作者简介与在学期间发表的学术论文与研究成果91-92

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 杨海峰;高伟;成红;刘红平;;Nonlinear spectroscopy of barium in parallel electric and magnetic fields[J];Chinese Physics B;2014年10期

2 ;Model Potential Calculations of Oscillator Strength Spectra of Rydberg Li Atoms in External Fields[J];Communications in Theoretical Physics;2009年08期

3 ;Positions and Widths of Anticrossings for Potassium Rydberg Stark States[J];Communications in Theoretical Physics;2007年01期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 杨海峰;钡原子强外场效应光谱研究[D];中国科学院研究生院（武汉物理与数学研究所）;2012年

2 孟慧艳;B样条基组方法在强外场中原子谱计算中的应用[D];中国科学技术大学;2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 陶冠奇;铯原子高里德堡态Stark结构[D];山西大学;2009年

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本文编号：336923