激光輔助電子-原子散射理論研究.pdf

1、隨著激光技術(shù)的發(fā)展，激光場(chǎng)中電子-原子散射成為原子碰撞研究的一個(gè)新領(lǐng)域，其研究對(duì)于了解大氣物理學(xué)、激光物理、天體物理學(xué)和等離子體等領(lǐng)域的許多現(xiàn)象具有重要的基礎(chǔ)應(yīng)用價(jià)值。激光參與電子-原子碰撞會(huì)出現(xiàn)一些新的過(guò)程，對(duì)該過(guò)程進(jìn)行深入的研究，能夠揭示出許多新的物理現(xiàn)象與效應(yīng)，加深對(duì)相關(guān)粒子間相互作用及動(dòng)力學(xué)過(guò)程的理解，同時(shí)也必將促進(jìn)實(shí)驗(yàn)技術(shù)及理論方法的發(fā)展。 由于激光場(chǎng)中電子-原子散射過(guò)程是一個(gè)多體相互作用過(guò)程(即含有電子、靶原子和光子

2、)，理論上精確計(jì)算非常困難。本文研究了其中具有代表性的基本碰撞模式，即：激光輔助電子被原子彈性散射的自由一自由躍遷過(guò)程，該過(guò)程中靶原子在散射前后始終保持在基態(tài)，而電子在被散射的同時(shí)吸收或發(fā)射多個(gè)光子的過(guò)程。激光場(chǎng)可經(jīng)典地處理為一空間均勻的線性極化的電磁場(chǎng)。對(duì)于單色線性激光場(chǎng)中自由-自由躍遷這一復(fù)雜的三體散射過(guò)程，本文利用一些假定和近似就可以把它簡(jiǎn)化為在經(jīng)典的含時(shí)矢勢(shì)場(chǎng)A(t)和定域勢(shì)V(r)中運(yùn)動(dòng)電子的單體散射問(wèn)題。由于該散射過(guò)程的復(fù)雜

3、性，通常的實(shí)驗(yàn)和理論都只在散射模式G<,1>(激光場(chǎng)極化矢量平行于入射電子的方向)和散射模式G<,2>(激光場(chǎng)極化矢量垂直于電子的動(dòng)量轉(zhuǎn)移矢量)下進(jìn)行，而現(xiàn)有的K-W公式的結(jié)果和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)間存在著很大偏差?？紤]到電子與原子間的相互作用勢(shì)在整個(gè)過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用，本文應(yīng)用二階玻恩近似方法，在G<,1>散射模式下，用含有極化勢(shì)的靜電屏蔽勢(shì)和單純的靜電屏蔽勢(shì)這兩種原子勢(shì)模型計(jì)算了激光場(chǎng)中電子-氬原子交換多個(gè)光子的微分散射截面，對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

4、，表明電子-原子間的極化勢(shì)在激光輔助電子-原子散射過(guò)程中起著非常重要的作用；同樣在散射模式G<,2>下，用含有極化勢(shì)的靜電屏蔽勢(shì)計(jì)算了同等條件下的微分散射截面，對(duì)比實(shí)驗(yàn)和其它理論，我們的結(jié)果明顯的好于其它理論結(jié)果。其次，本文把單模激光場(chǎng)變?yōu)殡p模激光場(chǎng)，在一階玻恩近似的基礎(chǔ)之上對(duì)二階玻恩近似作了詳細(xì)的公式推導(dǎo)，并計(jì)算了電子-氬原子在不同情況下的微分散射截面，對(duì)比一階玻恩近似計(jì)算結(jié)果的異同，總結(jié)出了一些規(guī)律。結(jié)果表明，二階玻恩近似在雙模激光