飞秒强场下分子离子核振动波包动力学过程研究

来源 :辽宁师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chengqiantu
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自激光诞生以来,光与物质的相互作用就引起了人们的浓厚兴趣。飞秒激光的出现,光与物质的相互作用进入了强场领域,微扰理论已不再适用。随着激光技术的发展不断发展,各种理论和实验相继出现。强场下原子分子的取向、电离、解离、核裂变、核聚变等现象的出现,对于我们研究原子分子的内部结构和性质及实现量子相干操控提供了有利依据。当激光电场聚焦强度处于1012~1016Wcm-2时,原子分子在强激光场下发生电离、解离(分子)。本文在此背景下在理论上研究飞秒强场下分子的核振动波包动力学过程,为实验提供定性及半定量理论解释,并为实现分子的量子操控及飞秒化学过程操控提供理论依据。  本文的主要内容包括以下几部分:  第一部分介绍强激光场与原子分子相互作用动力学过程。实验上,原子分子在强场下的行为,从取向,构型变化,到库仑爆炸,高次谐波,核裂变聚变等都一一观察到并在研究领域向更深广发展;随着啁啾等激光技术的出现,在实验上己能部分实现操控强激光场下原子分子动力学行为及量子相干行为;理论上,出现并发展了多种解释机制并详细阐述了各种解释机制的优缺点。  第二部分介绍了本论文所采取核振动波包的半经典理论的理论基础:在波恩奥本海默近似和弗兰克康登跃迁的基本原理基础上,以量子化学计算方法计算了高斯型脉冲下的分子离子势能面;将Wigner表象下的核振动波包设为初始波包。结合以上近似和基础理论展开理论模型。  第三部分具体介绍了强场下核振动波包半经典理论:即将上述核振动初始波包,以牛顿力学为动力学基础,将波包置于强场作用下的分子离子势能面上,编写程序模拟波包的动力学过程;分析并解释核振动波包的动力学过程及结果。  第四部分为计算的主要部分,即以核振动波包半经典理论模拟C3H8分子和NO分子在飞秒强场下的电离解离动力学过程,和实验结果相比较。具体过程为,首先计算分子离子在强场下的势能面,再将具有Wigner初始分布的核振动波包置于该势能面上,追踪其运动轨迹并最终计算分子离子的解离几率。与相同脉宽飞秒强激光场下的同分子质谱实验相比较,符合较好,即在定性上能完全解释实验结果,并在半定量上能与实验相一致,也即,在同等强度及脉宽激光场下,分子发生电离和解离,且解离几率的趋势与饱和性与计算结果相一致,且几率值在一定程度上实验和理论符合得较好。
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