超短激光脉冲控制下光缔合反应的波包动力学过程

摘要

量子波包理论可以应用于处理物理和化学领域中物质与外场相互作用的动力学过程。特别是飞秒激光技术的出现与发展，使人们能够从更快的时间尺度上来探测和研究分子内部的动力学行为。现在已经能够使用激光对原子进行某些控制，光缔合反应就是其中之一。 利用激光场实现分子的选择性激发是一项很有意义的课题，其基本思想是通过设计激光场参数将分子激发到目标态，从而实现对分子内和分子间选择性激发的有效控制。分子的选择性激发已经被广泛应用研究碰撞动力学、分子光谱以及激光化学等领域。 本文主要采用含时量子波包理论，模拟了激光场控制下HF分子和HD<'+>分子光缔合反应的一些基本动力学过程。首先以HF分子为例研究了光缔合反应中初始碰撞能与缔合几率及态选择性之间的关系，并重点探讨了激光场参数对振动选态的影响。通过调节优化激光参数，有效地控制了产物分子的振动选态。其中特别讨论了激光场强度对态选择性的影响，得出当连续态上布居向更低的振动态上转移时，需要更大的激光场能量。随着激光场强度的增加，缔合过程中会明显伴随多光子跃迁和解离过程。通过计算推导，得到了共振跃迁条件。同时，还分析了不同时刻动量表象下波函数中出现的多个峰值，发现相邻峰值之间相差一个光子的能量，这表明通过缔合反应形成的产物分子HF可以吸收一个或者多个光子再解离。针对HD<'+>分子缔合过程的研究得出：与单色光相比，双色光可以降低解离几率，提高分子的缔合产率，且缔合产物HD<'+>的几率也可以通过调节激光场参数得以控制；在反应中存在两个缔合通道，通过计算可以得出两个通道各自的缔合几率。 尽管本文采用了比较简单的理论模型，但其中的讨论结果和计算方法对激光控制光缔合反应产物具有一定的意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

引 言

1基本理论与计算方法

1.1玻恩-奥本海默（Born-Oppenheimer）近似

1.2分子势能面介绍

1.3快速傅立叶变换

1.4波包理论

1.4.1波包的制备

1.4.2波包的演化

2光缔合反应理论基础

2.1单位制

2.2理论处理

3光缔合反应H+F→HF的动力学模拟计算

3.1碰撞粒子初始能量对振动选态的影响

3.2激光场强度对振动选态的影响

3.3多光子过程及光解离过程

4 HD+分子的光缔合反应

5结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢