激光短脈沖激發(fā)外場(chǎng)中里德堡波包動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的研究.pdf

1、從二十世紀(jì)九十年代開(kāi)始，原子物理中里德堡原子電子波包的量子控制的研究就已經(jīng)開(kāi)始，所有此領(lǐng)域的工作的共同點(diǎn)在于使用短脈沖激光產(chǎn)生里德堡態(tài)電子波包。里得堡波包是研究經(jīng)典與量子力學(xué)之間的關(guān)系的一個(gè)理想模型，隨著激光與鎖相脈沖技術(shù)的迅速發(fā)展，外場(chǎng)中里德堡原子與短脈沖的相互作用成為研究里德堡波包動(dòng)力學(xué)的一種重要手段。各種各樣相干控制的理論和實(shí)驗(yàn)也隨之產(chǎn)生，如泵浦—探測(cè)技術(shù)、鎖相脈沖技術(shù)與半經(jīng)典理論相結(jié)合的里德堡波包干涉法。通過(guò)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)觀測(cè)到不存在

2、任何外場(chǎng)的里德堡原子被一束短脈沖激發(fā)產(chǎn)生的徑向定域波包，波包在很短時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)是沿經(jīng)典軌道的。但是，一段時(shí)間之后，由于波包在演化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生分裂和復(fù)現(xiàn)，波包的演化會(huì)變得很復(fù)雜；因此真實(shí)原子體系的波包動(dòng)力學(xué)性質(zhì)是非常復(fù)雜的。 應(yīng)用電子波包分析量子體系的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)也是近年來(lái)研究量子—經(jīng)典對(duì)應(yīng)關(guān)系的一個(gè)重要方面。而自動(dòng)關(guān)聯(lián)函數(shù)是反映波包動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的一個(gè)重要參量，并且在實(shí)驗(yàn)上是一個(gè)可觀測(cè)量，因而如何計(jì)算體系的自動(dòng)關(guān)聯(lián)函數(shù)已經(jīng)成為一個(gè)亟待

3、解決的問(wèn)題。計(jì)算自動(dòng)關(guān)聯(lián)函數(shù)可以有多種方法，最為直接的一種方法將t時(shí)刻的波包表示為體系的各個(gè)本征態(tài)的疊加，然后求交疊積分的值。但是，實(shí)際上只有極少數(shù)的幾種特殊情況可以用這種方法。另外一種方法是含時(shí)的半經(jīng)典傳播方法，將波包表示成一些徑直傳播的小子波的和的形式，應(yīng)用這種方法可以求得運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的自動(dòng)關(guān)聯(lián)函數(shù)。 在本課題中，我們采用半經(jīng)典閉合軌道理論和微擾理論相結(jié)合的方法給出了外場(chǎng)中原子或負(fù)離子的自動(dòng)關(guān)聯(lián)函數(shù)。結(jié)果顯示，無(wú)論是在單脈沖還是在

4、雙脈沖情況下，自動(dòng)關(guān)聯(lián)函數(shù)都可以表示成許多修正的高斯項(xiàng)的和的形式，其中每一個(gè)修正的高斯項(xiàng)來(lái)源于閉合軌道理論中振子強(qiáng)度密度中的振蕩項(xiàng)。自動(dòng)關(guān)聯(lián)函數(shù)中的每一個(gè)修正的高斯項(xiàng)表現(xiàn)為一個(gè)峰，峰的中心位置、高度、寬度以及其它性質(zhì)可由激光短脈沖和閉合軌道理論中的一系列的參數(shù)來(lái)表征。 對(duì)于利用外場(chǎng)中里德堡原子與短脈沖的相互作用來(lái)研究氫里德堡波包動(dòng)力學(xué)的性質(zhì)，本文在以前工作的基礎(chǔ)上作了進(jìn)一步的探索。我們的工作既是對(duì)半經(jīng)典理論的推廣，又是對(duì)該理論的

5、驗(yàn)證和完善。因?yàn)镠原子體系是一個(gè)在實(shí)驗(yàn)上可以被測(cè)量的體系，所以從另一方面來(lái)說(shuō)，我們得到的結(jié)果對(duì)于實(shí)驗(yàn)研究具有重要的參考意義，同時(shí)也有助于對(duì)更復(fù)雜的體系，如He、堿金屬原子體系開(kāi)展研究。 論文共分為五章。第一章為綜述，主要從總體上介紹了半經(jīng)典閉合軌道理論和波包動(dòng)力學(xué)理論的發(fā)展，我們所選的課題以及本文重點(diǎn)進(jìn)行的工作。第二章介紹了激光短脈沖激發(fā)外場(chǎng)中里德堡波包的物理圖像和計(jì)算里德堡波包的自動(dòng)關(guān)聯(lián)函數(shù)的幾種方法，引入了標(biāo)度律的概念。在第