發(fā)布時(shí)間：2018-01-04 22:11

  本文關(guān)鍵詞：里德堡H原子在非均勻場(chǎng)及金屬面附近的光電離　出處：《魯東大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 半經(jīng)典開軌道理論 非均勻電場(chǎng) 金屬面 光電離顯微成像 鏡像電荷理論

【摘要】：激光技術(shù)的發(fā)展使激光與原子分子之間的相互作用的研究受到人們的廣泛關(guān)注。光電離顯微成像技術(shù)的出現(xiàn),使得用原子的光電離來(lái)研究電子的顯微成像成為了原子與分子物理領(lǐng)域研究的前沿課題。將原子置于不同的外場(chǎng)條件或表面附近,原子外層的電子在吸收足夠的光子能量后發(fā)生電離,以電子波的形式從原子核向四周傳播,離開原子實(shí)區(qū)域后,在外場(chǎng)和表面的作用下運(yùn)動(dòng),最終沿著不同的軌道運(yùn)動(dòng)到探測(cè)器平面上的一點(diǎn),由于不同電子波之間存在干涉作用,會(huì)在探測(cè)器上形成具有一系列振蕩結(jié)構(gòu)的電子干涉圖像。近年來(lái),里德堡氫原子在靜電場(chǎng)、磁場(chǎng)、金屬面附近、彈性表面附近等單一場(chǎng)或表面附近的光電離顯微研究已經(jīng)近于完備。這些研究為光電離顯微實(shí)驗(yàn)中對(duì)電離電子動(dòng)力學(xué)的宏觀調(diào)控提供了豐富的理論依據(jù)。但是對(duì)于里德堡原子在非均勻場(chǎng)以及表面附近光電離顯微成像的研究至今未見報(bào)道。本文將運(yùn)用半經(jīng)典開軌道理論與鏡像電荷理論研究里德堡氫原子在非均勻電場(chǎng)及金屬面附近光電離的動(dòng)力學(xué)。該研究對(duì)豐富里德堡氫原子光電離體系,更好的理解外場(chǎng)對(duì)原子光電離過程的調(diào)控作用有重要意義。本文的研究主要包含四個(gè)部分:1.運(yùn)用半經(jīng)典開軌道理論研究了里德堡氫原子在梯度電場(chǎng)中的光電離。構(gòu)建了里德堡氫原子在梯度電場(chǎng)中光電離的物理模型。通過標(biāo)度變換給出了梯度電場(chǎng)中高激發(fā)態(tài)氫原子的哈密頓量。再通過數(shù)值計(jì)算來(lái)模擬電子電離的運(yùn)動(dòng)軌道,并計(jì)算和分析了探測(cè)器平面上電子的幾率密度分布。研究表明:相對(duì)于里德堡氫原子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的光電離來(lái)說(shuō),在梯度電場(chǎng)中,能夠到達(dá)探測(cè)平面的電離電子的軌道數(shù)目增多,其相應(yīng)的電子幾率密度圖像上的振蕩結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。隨著電場(chǎng)梯度的增加,其對(duì)電子運(yùn)動(dòng)的影響開始顯現(xiàn),電子能夠到達(dá)的最大半徑逐漸變小,振蕩結(jié)構(gòu)的范圍也隨之變窄。2.運(yùn)用半經(jīng)典近似理論結(jié)合鏡像電荷理論,研究了里德堡氫原子在金屬面附近靜電場(chǎng)中的光電離。研究發(fā)現(xiàn)電子幾率密度受到標(biāo)度電場(chǎng)強(qiáng)度和標(biāo)度能的影響非常明顯。隨著標(biāo)度電場(chǎng)強(qiáng)度增加,能夠到達(dá)探測(cè)平面的電子軌道數(shù)目減小,使得電子幾率密度圖像的振蕩結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單。當(dāng)標(biāo)度電場(chǎng)強(qiáng)度非常大時(shí),金屬面的作用幾乎可以忽略,該體系近似接近于里德堡氫原子在靜電場(chǎng)中的光電離。另外,標(biāo)度能對(duì)該體系的電子幾率密度也有顯著的影響。因此,我們可以通過改變標(biāo)度電場(chǎng)強(qiáng)度和標(biāo)度能來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)里德堡氫原子在金屬面附近光電離的調(diào)控。3.運(yùn)用半經(jīng)典的開軌道理論,第一次研究了里德堡氫原子在梯度電場(chǎng)及金屬面附近的光電離。計(jì)算了不同標(biāo)度電場(chǎng)梯度和不同標(biāo)度能下探測(cè)平面上的電子通量密度分布。由于不同經(jīng)典電子軌道之間的相互干涉作用,在電子通量密度圖像上出現(xiàn)了一系列復(fù)雜的振蕩結(jié)構(gòu)。研究表明,這些振蕩結(jié)構(gòu)與標(biāo)度電場(chǎng)梯度、標(biāo)度能量和金屬面放置的位置有關(guān)。另外,詳細(xì)討論了電子通量密度與不同類型軌道之間的關(guān)系。如果外場(chǎng)和金屬表面滿足一定的條件,電子通量密度的干涉圖樣能夠在里德堡氫原子的光電離實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)到。4.研究了里德堡氫原子在梯度電場(chǎng)和磁場(chǎng)中自電離隨時(shí)間的演化,著重討論了梯度電場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)電子運(yùn)動(dòng)的影響。在光電離的過程中出現(xiàn)了一系列的電子脈沖。當(dāng)標(biāo)度電場(chǎng)梯度很小時(shí),氫原子在梯度電場(chǎng)和磁場(chǎng)的光電離過程類似于氫原子在靜電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的光電離。隨著標(biāo)度電場(chǎng)梯度的增加,能夠在給定時(shí)間內(nèi)到達(dá)探測(cè)器平面的電子軌道數(shù)目減小,使其θ-t曲線和電離率曲線變得簡(jiǎn)單。隨著標(biāo)度磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加,電離電子的動(dòng)力學(xué)行為開始變得混沌,θ-t曲線出現(xiàn)一種“韻律結(jié)構(gòu)的自相似性”的分形結(jié)構(gòu)。另外,氫原子光電離的動(dòng)力學(xué)行為還受標(biāo)度能的影響。本文共分為六章:第一章為引言,主要介紹了選題意義、里德堡原子和非均勻電場(chǎng)、半經(jīng)典開軌道理論、相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀以及創(chuàng)新點(diǎn)。第二章研究了梯度電場(chǎng)對(duì)里德堡氫原子光電離的影響。第三章運(yùn)用半經(jīng)典的開軌道理論結(jié)合鏡像電荷理論研究了里德堡氫原子在金屬面附近靜電場(chǎng)中的光電離。第四章為第三章的深化,將靜電場(chǎng)改為梯度電場(chǎng),研究了梯度電場(chǎng)和金屬面對(duì)里德堡氫原子光電離的影響。第五章研究計(jì)算了里德堡氫原子在非均勻電磁場(chǎng)中的光電離隨著時(shí)間的演化關(guān)系。第六章為文章的總結(jié)以及對(duì)未來(lái)工作的期望。
[Abstract]:The development of laser technology to study the interaction between laser and atom molecules have attracted extensive attention. The photoionization appearance of micro imaging technology, making use of the photoionization of electron microscopic imaging has become a research field of atomic and molecular physics subject. The atoms under different field conditions or near the surface the outer electron atom, ionization occurs in the absorption of photon energy enough, to the electronic wave form from the nucleus to spread around, leaving the atom movement in the field area, and surface under the action of the final orbital motion along different detector plane point, due to the existence of interference between different electronic wave form of electronic interference image has a series of oscillation structure in the detector. In recent years, the field of Rydberg hydrogen atom in the electrostatic field near the metal surface, and the surface of the elastic A single field or near surface from the microscopic study was almost complete. These studies provide abundant theoretical basis for macro-control of photoionization dynamics in electron microscope experiment. But for the Rydberg atoms in the study of non uniform field and near the surface of photoionization microscopy has not been reported. This paper will use the half the classical open orbits theory and image charge theory research of Rydberg hydrogen atom in inhomogeneous electric field near the metal surface and the photoionization dynamics. The research is to enrich the system of Rydberg hydrogen atom photoelectric, a better understanding of the atomic field has important significance from the regulation of the photoelectric process. This research mainly includes four parts: 1. the use of photoelectric the semi classical open orbits theory of Rydberg hydrogen atom in the gradient in the field. From the construction of Rydberg hydrogen atom in the gradient electric field photoionization Physical model. By scaling transformation gives the Hamiltonian of highly excited hydrogen atom gradient electric field. The motion track of numerical simulation of electron ionization, analyzes the probability density distribution of electron detector plane is calculated and. Research shows that compared with the photoelectric Rydberg hydrogen atom in a uniform electric field in the. In the gradient field, can reach the detection number of ionization electron orbit plane increases, the electron probability density image on the corresponding oscillation structure is complicated. With the increase of the electric field gradient and its influence on the movement of electrons began to appear, to reach the maximum radius of electron becomes small and the range of oscillation structure also narrowed.2. by using the semi classical approximation theory combined with image charge theory, the study of the optical Rydberg hydrogen atom near a metal surface in electrostatic field. From the study found that the electronic probability density by To influence the scale of electric field intensity and scale can be very obvious. With the scale of electric field strength increases, can reach the detection of electronic orbital plane number decreases, the oscillation probability density structure of electronic image becomes simple. When the scale of electric field intensity is very large, the metal surface is almost negligible, the approximation is close to the Rydberg system the hydrogen atoms in the electrostatic field from the photo. In addition, scaling to the electronic probability density of the system have a significant impact. Therefore, we can change the scale of electric field intensity and scale can be achieved on Rydberg hydrogen atom near a metal surface photoionization control of the.3. using the semi classical open orbits the theory, first studied the photoelectric Rydberg hydrogen atom near a metal surface and electric field gradient. From different scale and different electric field gradient scale electron flux density detection plane points calculation Cloth. Due to differences between classical electron orbit interaction, a series of complex oscillation structure in the electron flux density images. The results show that these oscillations and the scale structure of the electric field gradient scale, energy and metal surface placement. In addition, discusses the relationship between the electron flux density and the different the type of track. If the field and metal surfaces meet certain conditions, the interference pattern of electron flux density in photoelectric Rydberg hydrogen atom from the observed.4. of Rydberg hydrogen atom in electric and magnetic field gradient in self ionization time evolution, discusses the influence of gradient electric field and magnetic field on electron motion in the process of photoionization. Appeared in a series of electronic pulse. When the scale of electric field gradient is very small, the hydrogen atoms in the photoelectric gradient electric field and magnetic field is similar to the process of hydrogen Optoelectronics in electrostatic field and magnetic field. With the increase of the scale from the electric field gradient, can reach the number of electronic track detector plane decreases in a given period of time, the theta -t curve and the ionization rate curve becomes simple. With the increase of the scale of the magnetic field strength, the dynamic behavior of ionization electrons became chaotic, theta the -t curve shows a "self similarity" prosodic structure fractal structure. In addition, dynamic behavior of photoionization of hydrogen atom is also affected by the scale of energy. This paper is divided into six chapters: the first chapter is the introduction, mainly introduces the significance of the topic, Rydberg atoms and non-uniform electric field, the semi classical open orbits theory the research status of related fields, as well as innovation. The second chapter studies the influence of gradient electric field on Rydberg photoionization of hydrogen atom. The third chapter uses the semi classical open orbits theory combined with the theory of the image charge Rydberg hydrogen Optoelectronic near a metal surface in electrostatic field. From the fourth chapter to the third chapter of the deepening of the electrostatic field to study the electric field gradient, gradient field and metal effect on photoionization of Rydberg hydrogen atom. The fifth chapter studies the calculation of the photoelectric Rydberg hydrogen atom in non-uniform electromagnetic field with time evolution from. The sixth chapter is the summary and expectation for the future work.

【學(xué)位授予單位】：魯東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O562

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本文編號(hào)：1380310