10288.飛秒強(qiáng)場(chǎng)下分子離子核振動(dòng)波包動(dòng)力學(xué)過程研究

1、分類號(hào)：密級(jí)：學(xué)校代碼：10165學(xué)號(hào)：201311000809連享師耗犬擎碩：lz學(xué)位論文⑨飛秒強(qiáng)場(chǎng)下分子離子核振動(dòng)波包動(dòng)力學(xué)過程研究作者姓名：學(xué)科、專業(yè)：研究方向：導(dǎo)師姓名：導(dǎo)師姓名：王曉楠光學(xué)強(qiáng)場(chǎng)光物理劉成森教授梁青青講師2016年4月遼寧師范大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要自激光誕生以來，光與物質(zhì)的相互作用就引起了人們的濃厚興趣。飛秒激光的出現(xiàn)，光與物質(zhì)的相互作用進(jìn)入了強(qiáng)場(chǎng)領(lǐng)域，微擾理論己不再適用。隨著激光技術(shù)的發(fā)展不斷發(fā)展，各種理論和實(shí)驗(yàn)

2、相繼出現(xiàn)。強(qiáng)場(chǎng)下原子分子的取向、電離、解離、核裂變、核聚變等現(xiàn)象的出現(xiàn)，對(duì)于我們研究原子分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性質(zhì)及實(shí)現(xiàn)量子相干操控提供了有利依據(jù)。當(dāng)激光電場(chǎng)聚焦強(qiáng)度處于lOlZ～1016wcm2時(shí)，原子分子在強(qiáng)激光場(chǎng)下發(fā)生電離、解離(分子)。本文在此背景下在理論上研究飛秒強(qiáng)場(chǎng)下分子的核振動(dòng)波包動(dòng)力學(xué)過程，為實(shí)驗(yàn)提供定性及半定量理論解釋，并為實(shí)現(xiàn)分子的量子操控及飛秒化學(xué)過程操控提供理論依據(jù)。本文的主要內(nèi)容包括以下幾部分：第一部分介紹強(qiáng)激光場(chǎng)與

3、原子分子相互作用動(dòng)力學(xué)過程。實(shí)驗(yàn)上，原子分子在強(qiáng)場(chǎng)下的行為，從取向，構(gòu)型變化，到庫侖爆炸，高次諧波，核裂變聚變等都一一觀察到并在研究領(lǐng)域向更深廣發(fā)展；隨著啁啾等激光技術(shù)的出現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)上己能部分實(shí)現(xiàn)操控強(qiáng)激光場(chǎng)下原子分子動(dòng)力學(xué)行為及量子相干行為；理論上，出現(xiàn)并發(fā)展了多種解釋機(jī)制并詳細(xì)闡述了各種解釋機(jī)制的優(yōu)缺點(diǎn)。第二部分介紹了本論文所采取核振動(dòng)波包的半經(jīng)典理論的理論基礎(chǔ)：在波恩奧本海默近似和弗蘭克康登躍遷的基本原理基礎(chǔ)上，以量子化學(xué)計(jì)算方法

4、計(jì)算了高斯型脈沖下的分子離子勢(shì)能面：將Wigner表象下的核振動(dòng)波包設(shè)為初始波包。結(jié)合以上近似和基礎(chǔ)理論展開理論模型。第三部分具體介紹了強(qiáng)場(chǎng)下核振動(dòng)波包半經(jīng)典理論：即將上述核振動(dòng)初始波包，以牛頓力學(xué)為動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)，將波包置于強(qiáng)場(chǎng)作用下的分子離子勢(shì)能面上，編寫程序模擬波包的動(dòng)力學(xué)過程；分析并解釋核振動(dòng)波包的動(dòng)力學(xué)過程及結(jié)果。第四部分為計(jì)算的主要部分，即以核振動(dòng)波包半經(jīng)典理論模擬C3H8分子和NO分子在飛秒強(qiáng)場(chǎng)下的電離解離動(dòng)力學(xué)過程，和實(shí)驗(yàn)結(jié)

5、果相比較。具體過程為，首先計(jì)算分子離子在強(qiáng)場(chǎng)下的勢(shì)能面，再將具有Wigner初始分布的核振動(dòng)波包置于該勢(shì)能面上，追蹤其運(yùn)動(dòng)軌跡并最終計(jì)算分子離子的解離幾率。與相同脈寬飛秒強(qiáng)激光場(chǎng)下的同分子質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)相比較，符合較好，即在定性上能完全解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并在半定量上能與實(shí)驗(yàn)相一致，也即，在同等強(qiáng)度及脈寬激光場(chǎng)下，分子發(fā)生電離和解離，且解離幾率的趨勢(shì)與飽和性與計(jì)算結(jié)果相一致，且?guī)茁手翟谝欢ǔ潭壬蠈?shí)驗(yàn)和理論符合得較好。關(guān)鍵詞：飛秒強(qiáng)場(chǎng)；原子分子動(dòng)力學(xué)