原子分子光电离物理及实验PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1原子体系的相干激发 1

1.2多光子电离光电子角分布 2

1.3多通道激发与光学跃迁量子干涉测量 5

1.4分子的多光子电离与离解 7

参考文献 9

第2章 量子力学基本原理 11

2.1量子论的起源 11

2.1.1黑体辐射与普朗克量子化假设 11

2.1.2光电效应的光量子解释 13

2.1.3原子的稳定性与线状光谱 14

2.2波与粒子 15

2.2.1波粒二象性 15

2.2.2不确定性原理 16

2.3物质波的波动方程 17

2.3.1薛定谔方程 19

2.3.2波函数的物理意义 20

2.3.3态叠加原理 22

2.3.4求解薛定谔方程的两个例子 22

2.3.5宇称 31

2.4力学量的算符表示 33

2.4.1算符的一般概念 33

2.4.2线性算符与厄米算符 34

2.4.3表示力学量算符的性质 34

2.4.4力学量的平均值 37

2.4.5对易算符与力学量的同时测量问题 38

2.5波函数的矢量表示 40

2.5.1狄拉克符号的引入 40

2.5.2态空间波函数的展开 41

2.5.3算符的矩阵表示 44

2.6角动量 45

2.6.1角动量量子化 45

2.6.2单电子原子 51

2.6.3正常塞曼效应 56

2.6.4电子自旋 58

2.6.5角动量耦合 59

2.7量子跃迁 63

2.7.1跃迁矩阵元 63

2.7.2含时微扰理论 64

2.7.3含时微扰近似解法 65

2.7.4简谐微扰 66

2.7.5连续态跃迁速率——费米黄金律 68

参考文献 70

第3章 原子体系的相干激发与电离 72

3.1两能级系统相干激发 72

3.1.1几率振幅方程 72

3.1.2跃迁几率随时间的演化 74

3.1.3拉比振荡 75

3.1.4考虑弛豫过程的激发 76

3.2密度矩阵 78

3.2.1两能级孤立体系密度矩阵 79

3.2.2混合态密度矩阵 80

3.2.3密度矩阵随时间的演化——运动方程 82

3.2.4布洛赫矢量与光学布洛赫方程 82

3.3原子的相干激发 89

3.3.1原子-光场相干相互作用 89

3.3.2量子拍原理与实验 91

3.4 原子的共振激发与电离 97

3.4.1激发态自电离共振 97

3.4.2共振光电离与单原子探测 108

3.4.3原子超精细结构测量 111

3.5原子的阈上电离 117

3.5.1基本概念 117

3.5.2低能量ATI峰的场诱导抑制 118

3.5.3皮秒脉冲激光作用下光电子能谱的红移 121

3.5.4激光偏振态的影响 123

参考文献 125

第4章 原子多光子电离及微观参数的确定 127

4.1多光子电离的基本概念 127

4.2线偏振光多光子电离与光电子角分布测量 129

4.2.1铷原子双光子电离通道 129

4.2.2极坐标平面内光电子角分布测量 131

4.2.3原子微观参数与光电子角分布的关系 135

4.2.4原子微观参数的确定 139

4.3任意偏振光双光子电离光电子角分布理论 140

4.3.1光电子角分布的一般表达式 140

4.3.2椭圆偏振光激发的光电子角分布 144

4.4全空间光电子角分布成像实验 146

4.4.1光学系统 146

4.4.2真空系统及原子束的产生 148

4.4.3光电子角分布成像装置 150

4.4.4地球磁场的影响及消除 150

4.5由光电子角分布影像确定原子微观参数 151

4.5.1光场偏振态的调整与检测 152

4.5.2光电子角分布影像的形成 155

4.5.3不同偏振态激光产生的光电子影像 157

4.5.4光电子投射轨道分析 159

4.5.5实验影像与理论计算影像的拟合 163

4.5.6 ε2s和ε2d波的相对电离截面 170

4.5.7 ε2s和ε2d波之间的相对相位 171

参考文献 173

第5章 原子分子多通道激发与量子干涉 175

5.1光学相干与量子干涉 175

5.2光学跃迁过程的量子干涉 176

5.2.1 Hg原子双通道跃迁的量子干涉 176

5.2.2 HI分子双通道跃迁的量子干涉 179

5.3双通道跃迁量子干涉与非对称光电子角分布 181

5.3.1光电子角分布的相位控制原理 181

5.3.2双色激光束匹配及光场相位的控制 184

5.3.3 Rb原子双通道光电离量子干涉与非对称光电子角分布影像的形成 186

5.4由非对称光电子角分布影像确定原子奇偶宇称连续波相位差 191

5.4.1单光子跃迁矩之比R1/2 /R3/2的确定 191

5.4.2 p波和d波相位差的测定 192

5.5平行偏振的双色激光场中Rb原子电离光电子角分布 193

参考文献 198

第6章 原子的速度选择光激发光谱 199

6.1光谱线的宽度 199

6.1.1光谱线的自然宽度 199

6.1.2光谱线的多普勒展宽 201

6.1.3均匀展宽与非均匀展宽——谱线线型 203

6.2饱和吸收现象 205

6.2.1饱和吸收凹陷 205

6.2.2探测凹陷的几种实验方案 206

6.3饱和吸收光谱 210

6.4多能级跃迁交叉共振 212

6.4.1交叉共振现象及起因 212

6.4.2正反交叉共振的两个实验 215

6.5偏振光谱 217

6.6双光子吸收光谱 221

参考文献 225

第7章 分子的多光子激发、电离与离解 226

7.1分子的能级结构、跃迁及光谱 226

7.1.1分子电子态的分类和标记 226

7.1.2势能曲线与振动非谐性 229

7.1.3弗兰克-康登原理 231

7.1.4分子的振动-转动跃迁 235

7.1.5电子跃迁的转动结构 241

7.2分子的光选择共振激发与电离 243

7.2.1共振增强多光子电离 245

7.2.2零动能光电子谱 251

7.2.3高分辨离子转动谱及分子电离势的测量 255

7.3态选择光电离产物成像 260

7.3.1离子成像概述 260

7.3.2第一个离子成像实验 262

7.3.3内能态与速度分布的关系 264

7.3.4双原子分子DI的光离解产物成像 264

7.3.5速度映射成像 268

7.3.6光电子-光离子符合技术 273

7.4红外多光子激发与离解 275

7.4.1分子的光选择激发与同位素分离 275

7.4.2红外多光子吸收峰的分裂与红移 279

7.4.3电子激发态d3 Πg C＊2自由基的形成 282

7.4.4分子间的VV能量转移 285

7.4.5红外多光子离解过程中的气相到固相转变 292

参考文献 293

第8章 相关技术与实验 296

8.1光电子成像实验技术 296

8.1.1微通道板探测器 296

8.1.2光电子信号模数转换 297

8.1.3空间电子云的微通道板探测 299

8.2紫外与可见光束相干匹配条件的定量分析 302

8.3紫外与可见光相位差的测量 306

8.4光波偏振态的操控 311

8.4.1偏振态的描述 311

8.4.2波片与菲涅耳棱镜 315

8.4.3偏振态的控制 317

8.5激光纵模选择及模式监测 319

8.5.1法布里-珀罗标准具 319

8.5.2波长、线宽测量及模式监测 327

8.5.3双标准具选模 332

参考文献 337

附录 338

A.通过偏振器产生的椭圆偏振光强度表达式Pt=P0（|ε1|2 sin2 ？’＋|ε3|2 COs2 ？’）的推导 338

B.椭圆偏振光椭率参数|ε1|和|ε3|的确定 339

C.s，p和d分波间库仑相位差的推导 342

D.量子亏损相位差的推导 343

E.CO2激光分子能级图与输出光谱线 344

F.离子成像三维影像重构基本原理——Abel逆变换 351

G.基本物理常数及常用能量单位转换 353

H.元素的相对原子质量及电离能 356

参考文献 358

索引 359