自電離的混沌現(xiàn)象.pdf

1、原子在外場中的自電離現(xiàn)象已引起人們多年的關注。近年來，原子自電離混沌過程成為人們關注的焦點。強外場中的里德堡原子是僅見的幾個實際存在的低維體系產生混沌的實例之一，由于其基本性質是量子的，它可作為微腔輸運、粒子從勢場中逃逸等基本問題的理論模型，因而成為理論和實驗研究量子混沌的理想對象，是研究經典和量子對應的典型范例。 在無外場的情況下，原子的光吸收譜和自電離譜的復雜性，目前主要采用多通道量子虧損理論和R-矩陣方法。已有的研究工作則

2、只限于較低激發(fā)態(tài)或電離閾附近。由于其對通道能態(tài)的敏感依賴性，當有外場存在時，已有理論方法也難以處理。鋇原子在Stark鞍點以上，由混沌動力學得出的電子脈沖陣列在時間閾分辨譜上是完全無規(guī)的，但脈沖峰峰間距等于電子核散射回歸周期，因此我們可以應用半經典閉合軌道理論分析自電離動力學性質。 半經典閉合軌道理論被普遍用來解釋原子或離子在強外場中的光吸收現(xiàn)象，成為聯(lián)結經典理論和量子理論的重要橋梁，并為研究和發(fā)展量子混沌概念的重要理論方法。人

3、們已對氫和多電子原子，如，鋰，鈉，銫及一氧化氮分子，在各種外場中的光吸收特性作了廣泛的研究，不僅從各個角度驗證了半經典閉合軌道理論的正確性，而且發(fā)展了回歸譜學、標度律、能級統(tǒng)計學等方法。對于多電子原子，理論處理要比氫原子困難得多，由于離子實散射的作用，其相應的經典動力學行為是混沌的。實散射產生了在單電子中沒有的組合軌道，而在分岔點附近，閉合軌道數(shù)目迅速增加。閉合軌道理論不再適用，必須對理論本身做適當?shù)母倪M和推廣。 在文中，我們主

4、要研究了鋰原子在外場中在Stark鞍點以上自電離的混沌性質。采用了包括離子實散射閉合軌道理論，利用分區(qū)自洽迭代的方法，結合B.Hupper的模型勢和量子虧損理論，給出了強外場中多電子原子體系在柱坐標下的哈密頓量，根據標度律，我們對哈密頓量中的參量利用電場進行了標度變換，得到標度的哈密頓量后又采用了半拋物坐標并引入等效哈密頓量。通過對等效哈密頓方程進行積分，我們得到了鋰原子在強外場中的自電離率和標度電離時間隨初始出射角變化的關系。

5、 首先，我們計算了Li原子在電場中標度能為-1.3的自電離率和標度電離時間隨初始出射角變化的圖像，并計算了不同標度能(-1.2、-1.4)下的鋰原子的自電離率，發(fā)現(xiàn)相互之間差異很大，從而得到其運動行為的混沌性：敏感的依賴于初始條件。這種混沌是由于實散射造成的。通過與相同條件下的H原子的計算結果進行了比較，說明電場中的H原子是可積系統(tǒng)，不會產生混沌。證明了實散射對多電子原子自電離混沌動力學性質的貢獻。電場中的鋰原子自電離產生與平行電磁場中

6、氫原子的自電離中的類似的一系列的脈沖陣列，但兩者圖樣不同，而且產生機理大相徑庭，前者是離子實散射的結果而后者是由于磁場的作用導致的。為此，我們研究了變化磁場對氫產生混沌的決定性影響。 為了具體看清磁場和核散射效應，接著我們進一步研究了在平行電磁場Li原子的自電離性質。計算了標度能為-1.92時的自電離率和標度電離時間隨初始出射角的變化圖像，其自電離的混沌圖像要比電場中的鋰原子及平行電磁場中的氫原子的復雜的多，它是由磁場和離子實散

7、射共同作用的結果。通過與相同條件下的平行電磁場中的氫原子自電離結果作比較，可以看出磁場對于顯示混沌的電離電子脈沖串的范圍及峰的形狀(高度、寬度)起重要的作用，而離子實對于確定顯示混沌的電離電子脈沖峰的位置起決定作用。 以上工作不僅是對包含實散射的半經典閉合軌道理論的推廣和新的應用，同時也為非氫原子體系復雜的自電離混沌現(xiàn)象提供了定量的解釋。另外，鋰原子體系是一個在實驗上可以被測量的體系，所以從另一方面來說，我們得到的結果對于實驗研

8、究具有重要的參考意義，并在一定程度上為混沌輸運和混沌逃逸提供了一種驗證實驗研究結果的有效途徑。 論文共分為五章。 第一章為綜述，主要從總體上介紹了研究外場中原子動力學性質，談及光吸收和自電離現(xiàn)象、我們選題的意義和目的以及本文重點進行的工作。 第二章討論了本文所采用的分析和計算理論基礎——含實散射的閉合軌道理論的物理圖像及理論推導，介紹了模型勢和標度律。 第三章計算了強電場中Li里德堡原子的自電離率和標度電