氢负离子光剥离截面的传统量子力学计算

摘要

本文研究了传统量子方法在对氢负离子在梯度电场和两平行弹性界面两种环境中的光剥离问题，并与闭合轨道理论结果进行比较。传统量子力学方法是通过求解外场中电子的薛定谔方程得到柱坐标系下末态的波函数，再利用坐标转化将其转化到球坐标下的波函数，并将得到的波函数展开为零场时波函数，最后直接利用费米黄金规则得到散射截面。闭合轨道理论的物理图像可以表述为：当原子吸收光子后，其中电子吸收能量以电子波的形式向外传播，当电子在核附近时，外场对电子的作用相对于核的作用可以忽略，当电子远离核时，电子的传播沿着经典轨道进行。在外场作用下，沿着某些特殊方向运动的电子将被拉回到核附近，与出射波产生干涉，在吸收谱中出现了一个可观测的振荡。
　　 第二章介绍了散射截面问题。首先介绍了微扰理论得到外场中原子的跃迁几率和费米黄金规则。然后简单介绍了氢负离子的光剥离问题。
　　 第三章我们用传统量子方法研究了在沿电场方向随距离均匀变化的电场中氢负离子的光剥离特性，并且与闭合轨道理论的结果进行了比较，结果显示入射光子能量越高，两种方法得到的结果吻合的越好。当维持z=0时的电场强度不变，沿电场方向的变化强度越小，两种方法得到的结果越相似。
　　 第四章我们利用传统量子方法研究了在量子势阱中氢负离子的光剥离特性。当光子偏振方向与两弹性界面垂直时，光剥离截面显示出了阶梯状结构。且氢负离子与两弹性壁的距离决定阶梯的间隔大小，距离越大阶梯的间隔越小；离子与两弹性壁的距离的比值决定着阶梯的形状，当两距离之比为有理数时，光剥离截面的形状呈周期性交化，当两距离之比为无理数时，光剥离截面的形状随能量的变化呈现出非周期性的结构。
　　 在最后一章我们对本论文进行了总结。