鈉蒸氣中原子能量積聚碰撞效應(yīng)的研究

【摘要】： 能量積聚碰撞(EPC)作為原子與場(chǎng)相互作用的一種特殊形式,不僅是提供原子結(jié)構(gòu)及原子之間相互作用信息的有效手段,對(duì)激光輻射下的化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)過(guò)程,原子分子物理及星際空間過(guò)程物理本質(zhì)的理解具有重要意義；它也是提供短波長(zhǎng)輻射的有效手段,為人們尋求新型紫外激發(fā)光源的高技術(shù)研究開(kāi)辟新的道路。 采用實(shí)驗(yàn)與理論結(jié)合的方法,闡明能量積聚碰撞過(guò)程依賴(lài)于外界條件(樣品溫度,激發(fā)光功率)變化的理論機(jī)制,主要研究工作為：在鈉原子蒸氣中,利用窄線寬連續(xù)激光(CW)共振激發(fā)鈉原子D1線,觀察到產(chǎn)生于鈉原子共振激發(fā)態(tài)能量積聚碰撞效應(yīng)布居的高激發(fā)態(tài)5S·5P·4P·4D向下能級(jí)躍遷的熒光信號(hào),記錄了不同溫度和激發(fā)光功率條件下各信號(hào)的激發(fā)譜和熒光譜；繼而在理論上提出了從共振激發(fā)動(dòng)力學(xué)角度考慮的近似二能級(jí)系統(tǒng)碰撞轉(zhuǎn)移模型假設(shè),運(yùn)用與之相聯(lián)系的速率方程對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作了較詳細(xì)分析,理論計(jì)算得出的碰撞轉(zhuǎn)移速率隨激發(fā)光功率及溫度的變化趨勢(shì)與實(shí)驗(yàn)規(guī)律一致,并對(duì)這一變化原因給出了物理作用機(jī)制上的解釋。 為明確鈉原子能量積聚碰撞過(guò)程中第一激發(fā)態(tài)兩精細(xì)能級(jí)對(duì)于上態(tài)布居的貢獻(xiàn),實(shí)驗(yàn)研究了共振激發(fā)鈉原子Dl線時(shí),產(chǎn)生于共振激發(fā)態(tài)與基態(tài)原子間激發(fā)能量轉(zhuǎn)移碰撞(ETC)布居的3P3／2態(tài)熒光隨激發(fā)光功率及溫度的變化特性,發(fā)現(xiàn)適當(dāng)提高激發(fā)光功率可延緩共振態(tài)輻射自囚禁效應(yīng)的產(chǎn)生,得到了在這一特定功率和溫度范圍內(nèi)到3P3／2態(tài)的碰撞轉(zhuǎn)移速率的變化趨勢(shì),三能級(jí)系統(tǒng)的碰撞理論模型很好地解釋了這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 本文就在高溫度條件下,實(shí)驗(yàn)觀察到的Na原子能量自囚禁加劇特征,出現(xiàn)原子加速的光譜行為,并導(dǎo)致零速度原子碰撞轉(zhuǎn)移到高激發(fā)態(tài)的速度減少等現(xiàn)象,首次從原子內(nèi)能碰撞轉(zhuǎn)移的角度,分析了原子速度分布變異的機(jī)理——由于原子內(nèi)部能量自囚禁,使得原子在各能態(tài)上的分布不再符合麥克斯韋速度分布律。 同時(shí)還在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,對(duì)Na樣品更高溫度下,在雙光子探測(cè)、強(qiáng)耦合場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的∧-型能級(jí)體系中,于基態(tài)和低激發(fā)態(tài)之間加入一個(gè)驅(qū)動(dòng)場(chǎng)進(jìn)行了研究,并應(yīng)用密度矩陣方程研究了驅(qū)動(dòng)場(chǎng)對(duì)雙光子探測(cè)的電磁感應(yīng)透明和Autle-Towns分裂的影響,數(shù)值和解析計(jì)算結(jié)果表明,三光子干涉項(xiàng)會(huì)造成Autler-Towns分裂的破壞(線型不對(duì)稱(chēng))；隨著驅(qū)動(dòng)場(chǎng)強(qiáng)度的遠(yuǎn)遠(yuǎn)增大,由于功率加寬,將會(huì)使EIT透明程度減弱。 【關(guān)鍵詞】：能量積聚 激發(fā)能量轉(zhuǎn)移碰撞 碰撞轉(zhuǎn)移速率 能量自囚禁 電磁感應(yīng)透明
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類(lèi)號(hào)】：O431.2
【目錄】：

• 摘要7-9
• ABSTRACT9-11
• 符號(hào)說(shuō)明11-12
• 第一章 引言12-17
• 1.1 研究意義12
• 1.2 研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3 論文研究?jī)?nèi)容15-17
• 第二章 能量積聚碰撞過(guò)程的機(jī)理及碰撞截面理論處理17-27
• 2.1 能量積聚碰撞的機(jī)理及速率方程17-22
• 2.2 兩激發(fā)態(tài)原子間碰撞截面非絕熱耦合躍遷計(jì)算法22-27
• 第三章 能量積聚效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究27-37
• 3.1 真空狀態(tài)下能量積聚碰撞布居上能態(tài)熒光譜實(shí)驗(yàn)觀察及結(jié)果處理27-29
• 3.2 各激發(fā)態(tài)熒光強(qiáng)度分布與激光頻率失諧量及溫度變化關(guān)系的研究29-31
• 3.3 鈉原子第一激發(fā)態(tài)兩個(gè)超精細(xì)結(jié)構(gòu)間碰撞轉(zhuǎn)移幾率隨激發(fā)光功率及溫度變化的研究31-37
• 第四章 鈉原子能量自囚禁的加速效應(yīng)37-43
• 4.1 原子光譜線型37-39
• 4.2 鈉原子能量自囚禁的加速效應(yīng)39-43
• 第五章 三光子干涉對(duì)∧型能級(jí)體系電磁感應(yīng)透明的影響43-51
• 5.1 EIT的機(jī)制與理論43-44
• 5.2 EIT的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展44-45
• 5.3 EIT的應(yīng)用45-46
• 5.4 三光子干涉對(duì)∧型能級(jí)體系電磁感應(yīng)透明的影響46-51
• 第六章 全文總結(jié)51-53
• 參考文獻(xiàn)53-58
• 致謝58-59
• 學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表59

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