等離子體環(huán)境下原子體系結(jié)構(gòu)與光譜性質(zhì)研究.pdf

1、近年來(lái),隨著對(duì)受控核聚變、等離子體診斷、激光與物質(zhì)相互作用、宇宙射線源以及天文和地球物理等問(wèn)題的深入研究,等離子體環(huán)境下原子、分子和離子的結(jié)構(gòu)與光譜性質(zhì)已經(jīng)成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。
　　由于多電子體系中電子的關(guān)聯(lián)效應(yīng)給等離子體環(huán)境下多電子體系結(jié)構(gòu)與光譜性質(zhì)的研究帶來(lái)了很大的困難,目前的理論研究主要集中在單電子體系(氫原子或者類(lèi)氫離子)和雙電子體系(氦原子或類(lèi)氦離子)上。因此,本論文圍繞等離子體環(huán)境下多電子體系結(jié)構(gòu)與光譜問(wèn)題,研究了

2、堿金屬原子與類(lèi)氫離子的結(jié)構(gòu)與光譜性質(zhì)。工作中采用模型勢(shì)方法將堿金屬原子的多體問(wèn)題轉(zhuǎn)化成單體問(wèn)題,并利用模型勢(shì)研究了等離子體環(huán)境下堿金屬原子的極化率和色散系數(shù)。同時(shí),將辛算法應(yīng)用到了堿金屬的極化率、色散系數(shù)等物理量的計(jì)算中,得到了精確、可靠的計(jì)算結(jié)果。為進(jìn)一步研究等離子體環(huán)境下原子體系結(jié)構(gòu)的診斷問(wèn)題,本論文借助辛算法研究了等離子體環(huán)境下類(lèi)氫離子的共振康普頓散射,為共振康普頓散射在等離子體診斷相關(guān)問(wèn)題上的應(yīng)用提供了理論參考。論文的主要內(nèi)容概

3、括如下:
　　在德拜等離子體環(huán)境下模型勢(shì)描述的堿金屬的靜態(tài)極化率研究中,利用辛算法首先計(jì)算了Li、Na、K原子基態(tài)與第一激發(fā)態(tài)的本征能量和本征波函數(shù),研究了等離子體屏蔽作用對(duì)基態(tài)與第一激發(fā)態(tài)價(jià)電子幾率密度分布的影響,研究發(fā)現(xiàn),隨著等離子體屏蔽作用的增強(qiáng),堿金屬價(jià)電子的基態(tài)束縛能量減小且價(jià)電子的最大幾率位置朝遠(yuǎn)離核的方向移動(dòng)。隨后計(jì)算了不同屏蔽強(qiáng)度情況下Li、Na、K原子的偶極能級(jí)躍遷能量和振子強(qiáng)度,研究發(fā)現(xiàn),隨著等離子體屏蔽作用的

4、增強(qiáng),偶極躍遷能量減小且偶極躍遷的振子強(qiáng)度出現(xiàn)了波動(dòng)現(xiàn)象。最后計(jì)算了不同屏蔽強(qiáng)度情況下Li、Na、K原子的偶極,四極和八極極化率,研究發(fā)現(xiàn),等離子體的屏蔽作用使Li、Na、K原子的偶極,四極和八極極化率都出現(xiàn)了增大的情況,且隨著屏蔽作用的增強(qiáng)增大的速度越來(lái)越快。
　　原子間范德瓦爾斯相互作用對(duì)原子的共振譜線有展寬作用,上述展寬作用的研究需要精確計(jì)算原子間范德瓦爾斯相互作用勢(shì)。本文采用辛算法計(jì)算了德拜等離子體環(huán)境下Li、Na、K、H

5、原子之間范德瓦爾斯相互作用的色散系數(shù),具體計(jì)算了Li-Li、Na-Na、K-K、Li-Na、Li-K、Na-K、H-Li、H-Na、H-K體系范德瓦爾斯相互作用的色散系數(shù)C6、C8、C10。在非屏蔽情況下,本文的計(jì)算結(jié)果與報(bào)道的結(jié)果復(fù)合的較好。在屏蔽情況下,研究發(fā)現(xiàn),隨著等離子體屏蔽作用的增強(qiáng),上述體系的色散系數(shù)C6、C8、C10都出現(xiàn)了單調(diào)增大的情況。
　　為了測(cè)量等離子體環(huán)境下堿金屬原子共振譜線的“紅移”量,本論文提出了根據(jù)堿

6、金屬動(dòng)態(tài)極化率與外部單色場(chǎng)頻率的響應(yīng)關(guān)系來(lái)尋找共振譜線頻率的方案。采用辛算法計(jì)算等離子體環(huán)境下模型勢(shì)描述的Li、Na、K原子的動(dòng)態(tài)偶極、四極和八極極化率,并利用外部單色場(chǎng)頻率與動(dòng)態(tài)極化率的響應(yīng)關(guān)系,得到了偶極、四極和八極躍遷對(duì)應(yīng)的共振頻率。非屏蔽情況下本文的計(jì)算結(jié)果與報(bào)道結(jié)果復(fù)合的較好,說(shuō)明此方案應(yīng)用于共振頻率的測(cè)量是完全可行的。等離子體屏蔽情況下的計(jì)算結(jié)果表明,隨著屏蔽作用的增強(qiáng)Li、Na、K原子的所有共振頻率都出現(xiàn)了“紅移”現(xiàn)象,且

7、等離子體屏蔽作用對(duì)同一原子的偶極、四極和八極躍遷共振頻率的影響大小關(guān)系是:偶極<四極<八極,對(duì)Li、Na、K原子的同極躍遷共振頻率的影響大小關(guān)系是:Li　　在前面研究的基礎(chǔ)上,為進(jìn)一步研究等離子體環(huán)境下原子體系結(jié)構(gòu)的診斷問(wèn)題,本論文在最后一章中研究了等離子體環(huán)境下類(lèi)氫離子的共振康普頓散射。采用辛算法計(jì)算了光子與基態(tài)類(lèi)氫離子的共振康普頓散射截面,與已報(bào)道結(jié)果進(jìn)行了比較,修正了報(bào)道結(jié)果中出現(xiàn)的較大誤差,在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步