原子自電離逃逸機(jī)制中的混沌與分形.pdf

1、人類一直在不斷的探索著微觀世界的物質(zhì)結(jié)構(gòu)和相關(guān)的運(yùn)動規(guī)律。最近幾十年以來，人們在超快激光領(lǐng)域的理論與實(shí)驗(yàn)方面都取得了重大研究進(jìn)展。其中，外場中里德堡原子的電離動力學(xué)行為的研究對于非線性科學(xué)的發(fā)展具有重要的指導(dǎo)意義，同時它也是量子混沌相關(guān)研究的理論模型之一?；诎虢?jīng)典閉合軌道理論，本文通過對里德堡原子外電磁場中電離的分形動力學(xué)進(jìn)行研究，揭示了里德堡原子體系的電離特點(diǎn)以及電離逃逸動力學(xué)性質(zhì)的影響因素。
　　本論文首先利用半經(jīng)典方法研究

2、了電場中氦里德堡原子在經(jīng)典電離閾值以上的自電離現(xiàn)象。計(jì)算結(jié)果表明，里德堡氦原子在外加電磁場中的電離呈現(xiàn)出混沌特性，通過對電離電子逃逸時間圖進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在鞍點(diǎn)能之上都存在著混沌現(xiàn)象，并且其中蘊(yùn)含著分形自相似結(jié)構(gòu)。與此同時，隨著標(biāo)度能量的減小，自相似區(qū)域向大角度偏移。為了進(jìn)一步研究電離中存在的自相似分形現(xiàn)象，拓展研究的方法，我們首次將分形動力學(xué)中分形維數(shù)的方法與里德堡原子外場中電離電子的逃逸動力學(xué)行為相結(jié)合，定量的分析了其中的分形動力學(xué)過

3、程，發(fā)現(xiàn)分形維數(shù)敏感依賴于標(biāo)度能量和磁場，且與自電離體系的混沌程度呈現(xiàn)出良好的對應(yīng)關(guān)系。通過將研究對象推廣到里德堡氫原子和里德堡鋰原子，并對比分析不同里德堡原子在不同外場條件下的分形動力學(xué)行為，發(fā)現(xiàn)核散射對分形動力學(xué)的影響是除電場、磁場以外的另一個重要因素。
　　本論文共有六章。主要圍繞外場中里德堡原子的自電離開展相關(guān)研究工作，著重研究外場電離中的混沌現(xiàn)象以及電離機(jī)制中的分形動力學(xué)行為。本論文的主要內(nèi)容以及結(jié)構(gòu)如下：
　　第

4、一章為綜述，簡單對外場中原子分子電離的相關(guān)研究發(fā)展進(jìn)行了介紹，以及半經(jīng)典閉合軌道理論的提出和發(fā)展，我們選題的研究目的和研究意義。第二章是本論文的基本理論基礎(chǔ)——包含實(shí)散射的閉合軌道理論，論述了光吸收的基本過程，以及相關(guān)波包的演化，并且介紹了模型勢和標(biāo)度變換律。第三章主要介紹了非線性動力學(xué)，包括混沌與分形相關(guān)的理論，給出了分形研究的計(jì)算方法。第四章計(jì)算了氦里德堡原子在外加電場的自電離，詳細(xì)討論了電子混沌逃逸時間圖中的分形現(xiàn)象，找到了其中的

5、分形自相似結(jié)構(gòu)。討論了不同標(biāo)度能量下的分形自相似區(qū)域的移動特點(diǎn)和規(guī)律。探究了不同角度下的閉合軌跡的變化情況，進(jìn)一步對于混沌體系的特點(diǎn)進(jìn)行了探討。第五章對里德堡原子自電離的影響因素和其自電離中的分形動力學(xué)進(jìn)行研究，計(jì)算了不同里德堡原子電離的分形維數(shù)的變化情況。定量地展現(xiàn)了外加場中里德堡原子的電子混沌逃逸機(jī)制。為其它更復(fù)雜的多電子原子或者分子在外場中的自電離提供了一個更簡單、有效的方法，并且為相關(guān)超快原子成像以及操控問題的實(shí)驗(yàn)研究提供理論方