高里德堡態(tài)原子的主量子數(shù)n可以取很大的數(shù)值,原子具有很大的極化電偶極矩,在量子計(jì)算和原子操控研究中扮演重要角色。處于外場中的里德堡原子,原子與外加電場的相互作用很強(qiáng),很容易利用外電場操控里德堡原子的宏觀運(yùn)動,里德堡原子的大電偶極矩特性使原子在梯度電場中有可觀測的宏觀運(yùn)動。本論文選擇里德堡態(tài)鈉原子作為研究對象,研究其在外場中的光譜特性及動力學(xué)性質(zhì),為后續(xù)研究奠定基礎(chǔ)。本文分別從實(shí)驗(yàn)和理論研究里德堡原子與外場的相互作用,主要研究內(nèi)容包括以下三個方面:(1)采用量子力學(xué)方法研究了原子在外場中的標(biāo)度光譜特性。半經(jīng)典計(jì)算可以很好地解釋了堿金屬原子的回歸譜,但對于價電子比較復(fù)雜的堿金屬如鋇原子,由于量子虧損隨主量子數(shù)n不規(guī)則變化,很難采用半經(jīng)典的方法解釋�？紤]量子虧損對能量依賴性的量子力學(xué)計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)觀測結(jié)果更加吻合,這揭示了量子虧損隨能量改變會擾動價電子的軌道并改變其回歸譜。(2)研究里德堡鈉原子在純電場中的動力學(xué)過程。處于里德堡態(tài)的鈉原子,在不均勻電場中飛行時會受到一個力,使得原子在梯度場中有可觀測的動力學(xué)效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)上,設(shè)計(jì)并利用一個多級分離器實(shí)現(xiàn)了里德堡鈉原子在梯度電場中的加減速控制,結(jié)合...

【文章頁數(shù)】：110 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 Rydberg原子
    1.2 里德堡原子與外場相互作用
        1.2.1 電場中的里德堡原子
        1.2.2 里德堡原子的偶極矩
        1.2.3 里德堡原子與外場相互作用的機(jī)理
    1.3 研究方法
        1.3.1 理論方法
        1.3.2 實(shí)驗(yàn)方法
    1.4 主要結(jié)構(gòu)和研究內(nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)裝置
    2.1 激光系統(tǒng)
    2.2 原子束系統(tǒng)
        2.2.1 激光濺射系統(tǒng)
        2.2.2 超聲原子束
    2.3 時序控制系統(tǒng)
    2.4 超導(dǎo)磁體
    2.5 信號探測系統(tǒng)
        2.5.1 離子探測系統(tǒng)
        2.5.2 CCD成像系統(tǒng)
        2.5.3 信號采集系統(tǒng)
    2.6 真空系統(tǒng)
第3章 理論方法
    3.1 閉合軌道理論和標(biāo)度能譜
    3.2 里德堡原子的Landau-Zener過程
        3.2.1 定態(tài)薛定愕方程求解
        3.2.2 Landau-Zener動力學(xué)演化求解
第4章 外場中里德堡原子的標(biāo)度能譜
    4.1 引言
    4.2 理論分析
    4.3 結(jié)果和分析
        4.3.1 里德堡鋇原子|M|=1的磁場標(biāo)度能譜
        4.3.2 里德堡鋇原子|M|=1的電場標(biāo)度能譜
        4.3.3 里德堡鋇原子|M|=0的電場標(biāo)度能譜
    4.4 結(jié)論
第5章 純電場中里德堡鈉原子縱向動力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究——加減速
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)裝置
    5.3 結(jié)果和分析
        5.3.1 里德堡鈉原子的兩級加減速
        5.3.2 里德堡鈉原子不同量子態(tài)的分離
        5.3.3 模擬分析里德堡鈉原子在不均勻電場中的動力學(xué)過程
        5.3.4 里德堡鈉原子量子態(tài)的演化
    5.4 結(jié)論
第6章 純電場中里德堡鈉原子橫向動力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究——偏轉(zhuǎn)
    6.1 引言
    6.2 實(shí)驗(yàn)裝置
    6.3 結(jié)果和分析
        6.3.1 里德堡鈉原子25p態(tài)的偏轉(zhuǎn)成像
        6.3.2 里德堡鈉原子25s態(tài)的偏轉(zhuǎn)成像
        6.3.3 里德堡鈉原子在梯度電場中的運(yùn)動軌道模擬
    6.4 結(jié)論
第7章 交叉場中里德堡鈉原子量子態(tài)的動力學(xué)演化
    7.1 引言
    7.2 理論方法
    7.3 實(shí)驗(yàn)裝置
    7.4 結(jié)果和分析
        7.4.1 原子的飛行軌跡
        7.4.2 里德堡鈉原子31s態(tài)的動力學(xué)演化過程
            7.4.2.1 實(shí)驗(yàn)觀測的鈉原子31s態(tài)的動力學(xué)演化結(jié)果
            7.4.2.2 量子力學(xué)方法計(jì)算的動力學(xué)演化過程
    7.5 結(jié)論
第8章 總結(jié)和展望
參考文獻(xiàn)
作者簡介與在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



本文編號：3741209