本文關(guān)鍵詞：簡(jiǎn)單分子隧穿電離中的振動(dòng)影響，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：超快強(qiáng)激光場(chǎng)與原子分子相互作用是原子分子物理前沿研究領(lǐng)域之一，在過(guò)去20年里有著快速的發(fā)展，揭示了許多新的物理現(xiàn)象和機(jī)理并產(chǎn)生了一系列有前景的應(yīng)用。相比于原子而言，由于分子中核的運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致的多體問(wèn)題使分子在強(qiáng)激光場(chǎng)中的電離更為復(fù)雜、難于處理。即便是最簡(jiǎn)單的單電子近似下，在理論上如何準(zhǔn)確處理核與核之間、電子與電子之間以及核與電子之間的作用，仍然是人們面臨的最棘手的問(wèn)題。強(qiáng)場(chǎng)中，脈沖激光與分子作用可使分子處于電子激發(fā)態(tài)或者振動(dòng)激發(fā)態(tài)，而振動(dòng)又是分子的固有性質(zhì)，因此振動(dòng)激發(fā)對(duì)分子電離過(guò)程的影響是一個(gè)非常重要的課題。由于多體運(yùn)動(dòng)使得這一問(wèn)題極為復(fù)雜，尚未完全認(rèn)識(shí)。例如，在分子隧穿電離研究中，人們通常把包含振動(dòng)激發(fā)的分子總電離的平均效果作為隧穿電離中振動(dòng)影響的主要指標(biāo)，而忽略了振動(dòng)激發(fā)中與分子取向相關(guān)的效應(yīng)對(duì)電離的影響。本文通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)哪Ｐ吞幚矸肿诱駝?dòng)問(wèn)題，基于加權(quán)平均方法，應(yīng)用分子隧穿電離理論（MO-ADK）研究N2、O2、I2以及CS2等一些簡(jiǎn)單分子的振動(dòng)對(duì)其在強(qiáng)激光場(chǎng)中隧穿電離過(guò)程的影響。 本文的主要研究工作分為三個(gè)部分： 第一部分我們?cè)敿?xì)介紹了強(qiáng)激光場(chǎng)中分子隧穿電離的理論發(fā)展和描述，著重給出了建立在分子ADK（MO-ADK）理論基礎(chǔ)上的隧穿電離幾率計(jì)算方法和步驟，針對(duì)雙原子分子闡述了處理不同振動(dòng)激發(fā)態(tài)的分子隧穿電離的理論方法，并提出了計(jì)算隨振動(dòng)參量變化的分子電離能精確獲得的計(jì)算方法。 在論文的第二部分中，我們應(yīng)用MO-ADK理論及計(jì)算方法對(duì)雙原子分子N2、O2和I2的振動(dòng)對(duì)隧穿電離的影響進(jìn)行了詳細(xì)計(jì)算。首先在這一理論框架下我們計(jì)算了N2和O2的隧穿電離過(guò)程，獲得了分子結(jié)構(gòu)參數(shù)、隧穿電離率以及電離信號(hào)等，這些計(jì)算結(jié)果與已有的理論及實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合很好，證明了建立的方法和計(jì)算可靠性。在此基礎(chǔ)上，，深入地研究了振動(dòng)對(duì)雙原子分子N2、O2和I2的隧穿電離的影響。由于在MO-ADK理論中與核間距有關(guān)的分子電離能是決定隧穿電離率的重要因素之一，我們通過(guò)對(duì)Morse和Murrell-Sorbie勢(shì)能函數(shù)以及從頭算的CCSD(T)方法比較，最終選取了更為準(zhǔn)確的CCSD(T)方法獲得分子電離能。在單電子近似的MO-ADK方法下，我們分別計(jì)算了N2、O2和I2分子不同核間距的HOMO軌道電子隧穿電離速率的空間角分布，并利用分子的核波函數(shù)計(jì)算了不同振動(dòng)激發(fā)態(tài)（νn，n=0,1,2,3）下N2、O2和I2分子隧穿電離率的角分布。計(jì)算結(jié)果表明，獲得的不同振動(dòng)激發(fā)態(tài)下N2、O2和I2分子電子密度角分布結(jié)果比較，表明：（1）不同振動(dòng)激發(fā)態(tài)下分子的隧穿電離率與分子HOMO軌道電子密度有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，分子的隧穿電離速率角分布反映了分子電子結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性。（2）外加激光場(chǎng)極化效應(yīng)對(duì)隧穿電離速率角分布產(chǎn)生影響，即在分子準(zhǔn)直角為零時(shí)隧穿電離速率與軌道電子密度分布出現(xiàn)較大偏差。（3）對(duì)于不同的分子，振動(dòng)對(duì)隧穿電離的影響出現(xiàn)不同隨振動(dòng)激發(fā)態(tài)變化規(guī)律。相對(duì)而言，N2和O2分子隧穿電離速率隨振動(dòng)激發(fā)升高而增大，而I2分子振動(dòng)激發(fā)態(tài)的隧穿電離速率相比基態(tài)出現(xiàn)減小。（4）分子的隧穿電離速率角分布更為清晰地反映出分子振動(dòng)對(duì)隧穿電離的影響，表明分子準(zhǔn)直對(duì)隧穿電離中振動(dòng)的影響是非常敏感的，因此為認(rèn)識(shí)和解決分子隧穿電離過(guò)程中振動(dòng)的影響問(wèn)題，提供了更為可行的方案。 在論文的第三部分中，以三原子分子CS2為例，我們探索了多原子分子振動(dòng)在隧穿電離過(guò)程中的作用。通過(guò)分析不同振動(dòng)狀態(tài)下CS2分子各種振動(dòng)模式及其作用，提出了簡(jiǎn)單的理論估算方法，并對(duì)不同初始狀態(tài)(C-S伸縮鍵長(zhǎng)值、彎曲角)的CS2分子分別計(jì)算了隧穿電離速率，結(jié)果表明對(duì)稱伸縮鍵長(zhǎng)變化時(shí)隧穿電離速率有較大變化，而彎曲振動(dòng)改變鍵角時(shí)電離速率變化很小，由此預(yù)言了振動(dòng)效應(yīng)對(duì)多原子分子CS2隧穿電離的貢獻(xiàn)主要來(lái)自于對(duì)稱伸縮振動(dòng)模式。簡(jiǎn)單計(jì)算獲得的隧穿電離飽和光強(qiáng)及隨鍵長(zhǎng)的變化規(guī)律，在定性上與實(shí)驗(yàn)結(jié)果是一致的。
【關(guān)鍵詞】：隧穿電離 振動(dòng)激發(fā) 分子取向 分子準(zhǔn)直 MO-ADK CCSD(T) 垂直電離能 雙原子分子 多原子分子 強(qiáng)激光場(chǎng)
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O561
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 原子分子隧穿電離研究的發(fā)展及現(xiàn)狀11-16
• 1.2 研究背景16-17
• 1.3 本文的結(jié)構(gòu)及創(chuàng)新17-19
• 第二章 隧穿電離過(guò)程的理論研究方法19-47
• 2.1 單電子（Single Active Electron, SAE）近似19-22
• 2.2 分子的準(zhǔn)直和取向22-25
• 2.3 強(qiáng)場(chǎng)近似（Strong Field Approximation, SFA）25-33
• 2.4 ADK 理論33-44
• 2.4.1 原子 ADK 理論（AO-ADK）34-41
• 2.4.2 分子 ADK 理論（MO-ADK）41-44
• 2.5 包含振動(dòng)激發(fā)態(tài)的分子隧穿電離44-45
• 2.6 分子勢(shì)能和電離能的計(jì)算方法45-47
• 第三章 振動(dòng)對(duì)雙原子分子隧穿電離的影響47-79
• 3.1 強(qiáng)場(chǎng)中不同初始振動(dòng)態(tài)下 N_2分子電離動(dòng)力學(xué)研究47-60
• 3.1.1 N_2分子基態(tài)的隧穿電離過(guò)程研究47-52
• 3.1.2 振動(dòng)對(duì) N_2分子隧穿電離的影響52-59
• 3.1.3 小結(jié)59-60
• 3.2 激光場(chǎng)中 O_2分子隧穿電離過(guò)程研究60-70
• 3.2.1 O_2分子基態(tài)的結(jié)構(gòu)參數(shù)及隧穿電離動(dòng)力學(xué)60-62
• 3.2.2 不同振動(dòng)態(tài)下 O_2分子隧穿電離的異同62-69
• 3.2.3 小結(jié)69-70
• 3.3 激光場(chǎng)中 I_2分子電離隨初始振動(dòng)態(tài)的變化70-77
• 3.3.1 中性 I_2分子電離率隨取向角的變化70-71
• 3.3.2 振動(dòng)對(duì) I_2分子隧穿電離的影響71-77
• 3.3.3 小結(jié)77
• 3.4 N_2、O_2和 I_2分子隧穿電離動(dòng)力學(xué)的比較77-79
• 第四章 振動(dòng)對(duì)三原子分子 CS_2隧穿電離的影響79-91
• 4.1 CS_2分子的基電子態(tài)和振動(dòng)特性79-82
• 4.2 對(duì)稱伸縮模式下 CS_2分子不同初始態(tài)的隧穿電離82-85
• 4.3 彎曲模式下不同彎曲程度對(duì) CS_2分子隧穿電離的影響85-89
• 4.4 結(jié)論89-91
• 第五章 結(jié)論與展望91-95
• 5.1 結(jié)論91-92
• 5.2 展望92-95
• 參考文獻(xiàn)95-107
• 作者簡(jiǎn)介107-109
• 攻讀博士學(xué)位期間取得的成果109-111
• 致謝111-112

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 李曉嬌;趙松峰;周效信;;Investigation of Angular Dependence of Strong-Field Tunneling Ionization for Asymmetric Diatomic Molecule HeH~(2+)[J];Communications in Theoretical Physics;2012年09期

2 ;Ultrafast dynamics and dissociative ionization of CS_2 molecules studied via the femtosecond pump-probe method[J];Chinese Science Bulletin;2011年09期

3 付妍卓;趙松峰;周效信;;Multiphoton and tunneling ionization of atoms in an intense laser field[J];Chinese Physics B;2012年11期

  本文關(guān)鍵詞：簡(jiǎn)單分子隧穿電離中的振動(dòng)影響，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：366411