远红外激光磁共振

远红外激光磁共振(LMR)是在顺磁共振(EPR)基础上发展起来的.引起顺磁共振原因是,由于原子在磁场中能级发生分裂,当磁场强度合适时,不同磁量子数Mj之间的跃迁能量与微波光子能量相当时,发生微波的吸收.远红外激光磁共振与顺磁共振都是将样品放在腔中来提高灵敏度,在磁场坐标上出现锐的吸收峰.远红外激光磁共振与顺磁共振不同之处是用远红外激光代替微波,由于其光子能量增加了两个数量级,吸收发生在分子转动态之间的跃迁或原子精细结构之间的跃迁.通过调节磁场,使在一定磁场数值上能级的分裂正好与红外光子能量匹配,从而发生吸收.因此,远红…     

固体的光散射讲座第二讲 分子振动及其喇曼光谱

分子的振动能量是量子化的,这些不连续的能量可用对应的一组振动量子数表示.当光和分子相互作用时,分子从一个振动量子态跃迁到另一个量子态所产生的光谱(喇曼谱和红外谱),我们称它为分子振动光谱.喇曼谱与红外谱,都是用来研究分子振动、分子碰撞所导致的能级跃迁、分子与光子以及其他粒子之间的相互作用等物理过程,从而提供对分子或固体的某些信息并推断分子或固体的空间构型及其对称性.喇曼光谱术已成为分析分子振动和晶格振动的重要实验手段.振动喇曼谱的理论是分子光谱学的一个重要方面. 激光出现以后,大大推动了喇曼光谱实验和理论研究…     

单模光腔中N个二能级原子系统的有限温度特性和相变

本文研究单模光场中N个二能级原子Dicke模型的有限温度特性和相变. 把原子赝自旋转换为双模费米算符, 用虚时路径积分方法推导出系统的配分函数, 对作用量变分求极值得到系统的热力学平衡方程, 及原子布居数期待值和平均光子数随原子-光场耦合强度变化的解析表达式. 重点研究了在量子涨落起主导作用的低温区, 由耦合强度变化产生的从正常相到超辐射相的相变, 指出该相变遵从Landau连续相变理论, 平均光子数可作为序参数, 零值表示正常相, 大于零则为超辐射相. 在零温极限下本文的结果和量子相变理论完全符合. 另外, 本文也讨论了系统的热力学性质, 比较有限温度相变和量子相变的异同. 发现, 在强耦合区低温稳定态的光子数和平均能量都和绝对零度的值趋于一致, 而超辐射相的熵则随耦合强度的增强迅速衰减为零.     

原子-原子相互作用影响下Dicke模型的量子相变

原子与光腔相互作用的动力学特性的研究一直是量子光学研究的热点,本文利用自旋相干态变换和基态变分法从理论上求解光腔中冷原子系统的基态能量表达式,并且给出丰富的基态相图。在正常相时给出基态能量稳定值的解析解;而超辐射相时,我们可以利用迭代的方法近似得到原子布居数、平均光子数和基态能量随原子-场耦合强度的变化。本文主要呈现出原子-原子相互作用强度改变正常相到超辐射相的量子相变点,且是一阶相变,但未出现新的量子相和量子相变。     

高能天体物理光子的侦测

<正>来自宇宙的甚高能(VHE)粒子——γ射线或宇宙射线——与地球的大气层相互作用,产生很强的次级粒子与光子的大气簇射。测量这些次级产物,可以收集关于初始VHE粒子的信息,确定发生极强的粒子加速的天体物理位置,并可以解释宇宙射线的起源。首批进行这种测量的装置是大气簇射阵列,利用大面积的探测器(通常是闪烁体或水切连科夫探测器)阵列探测簇射中     

有限尺寸胶体体系的二维结晶

从工业上的大尺寸晶体生长到实验室中受限小体系的结晶,结晶是普遍存在的物理现象,也一直是物理学中的重要研究课题.与大尺度结晶相变的研究相比,对于有限小尺度体系结晶过程的研究相对较少.本文通过设计具有吸引相互作用的胶体体系,在实验上研究了有限小尺寸胶体体系的二维结晶相变.通过计算和分析径向分布函数、泰森多边形以及取向序参量,发现有限小尺寸体系的结晶过程是从中央高密度区域开始,随着结晶的进行,周围液相减小而晶相增加,最后完全转变为晶态的过程.体系结晶速率呈现两个阶段:在结晶初期中央区域是高密度的亚稳态液体,会降低结晶自由能能垒,使得体系快速结晶;随后晶相长大,亚稳态液体消失,体系结晶速率变慢.此外,通过统计有序度参量的分布发现:在结晶过程中,序参量出现双峰分布,分别对应液相和晶相,与大尺度胶体体系的二维结晶行为一致,说明序参量分布的变化规律是二维结晶相变的重要特征.     

转动诱发原字核量子相变的一种可能途径

基于微观IBM理论，提出转动诱导出玻色子量子相变的一种可能途径：一旦原子核在受到高能激发或作快速旋转时，假如外界提供的能量足以使玻色子完成拆对顺排，则核处于集体相与单粒子态的共存相，其特征是出现较密集的能谱；假如能量不足以完成拆对或顺排，可能发生两种情况之一，当核旋转达到某个临界转动频率ωc时，或者一个高角动量的玻色子脱离“集体”而“游离”出来，或者发生一个高角动量的玻色子转变为一个低角动量的玻色子，核仍旧处于集体相；均会伴随出现光辐射，产生基态带的一条能级——相变信号．正是这类玻色子相变导致了原子核的量子相变．本物理图像统一了玻色子拆对顺排相变和退耦释放光子相变的描述．以100^Pd核的141^＋，142^＋和143^＋态的产生机理为例，对模型作了仔细说明．     

论高阶辐射过程Raman效应及其在光谱学中的应用

在laser光束的高强度电磁辐射场内,可以观察到物质从光束吸收二个光子,同时放出一个光子,并产生能级跃迁的效应,这是一个与通常的Raman散射相类比的高阶辐射过程。本文中提出了理论分析并得出这样的结论:使用能量流密度为0.1MW/cm²的laser光束即可方便地通过这一效应来观测分子或晶体的振动谱。由于其选择定则有异于红外吸收和通常的Raman效应的选择定则,因而提供了一个新的光谱学实验方法,同时还指出了实现三光子Raman效应激射现象的可能性。     

光弹材料载荷过程中红外辐射特征机理的计算分析

基于材料的热力学关系和能量守恒定律,给出弹性体形变过程中红外辐射温度改变量和辐出度变化的物理计算方程.并结合有限元方法进行物理建模,对光弹材料三点弯载荷实验过程中的红外辐射出射度的分布进行数值计算和模拟.结果与实验结果吻合较好,表明模型及其相关理论是合理的,可以用来量化揭示实验中的红外辐射特征.从而得到一种能够利用计算机量化分析固体材料载荷过程中红外辐射特征机理的计算方法.     

为什么吸收光谱中的暗线比发射光谱中的明线少

如图所示,表明了原子的各个可能的能级状态.原子所辐射的或吸收的光子的能量,总等于两个能级间的能量差,因此同一原子的发射光谱中的明线和吸收光谱中的暗线有其对应性.但并不是对应所有的发射光谱中的明线都能观察到相应的吸收光谱中的暗线,其原因有四.     

用积分方程方法决定胶粒之间的空耗势

用硬球模中性胶体粒子 ,数值求解双组分Ornstein Zernike积分方程 (当大的中性胶体粒子的浓度为零时 ) ,用来决定悬浮在溶剂 (用小的硬球模拟 )中两个胶粒之间的空耗势 .所预言的空耗势与文献的模拟数据和实验数据能很好地符合 .研究发现 ,基于空耗势的有效一组分Hansen Verlet一相相变标准完全不能预言双组分系统的液 固相变 .讨论了导致这种现象的原因 :Hansen Verlet一相相变标准不能自地处理有效一组分系统中固相与液相的体积能     

双模Dicke模型的一级量子相变

多光场与多粒子相互作用的多模Dicke模型不但存在着更为丰富的量子相,而且在量子信息中有着重要的应用.本文运用Holstein-Primakoff变换和玻色扩展法研究双模Dicke模型的基态特性并从理论上发现了一个新的一级量子相变.该相变在实验上可以通过测量平均光子数或原子布居数进行观察.     

氟氧化物纳米相玻璃陶瓷Tb(0.7)Yb(5)∶FOV的合作下转换发光

报道了氟氧化物纳米相玻璃陶瓷Tb(0.7)Yb(5)∶FOV的红外量子剪裁研究,测量了从可见到红外的荧光发光光谱、激发谱、和荧光寿命,分析了{1([5 D4→7 F6](Tb3+),2([2 F7/2→2 F5/2] (Yb3+)}的红外量子剪裁现象,发现了487.0nm光激发5 D4能级和378.0nm光激发(5 D3,5 G6)能级的理论量子剪裁效率ηx％Yb依次分别为121.35％和136.27％.首次发现了一种新颖的合作(共协)下转换发光现象{2([(5 D3,5 G6)→5 D4](Tb3+),1([2 F7/2→2 F/2](Yb+)},即首次发现施主Tb3+离子释放两个小能量光子[(5 D3,5 G6)→5 D4]的能量,导致出现一个受主Yb3+的[2 F5/2→2 F7/2]的中等能量的光子.     

利用胶体研究晶体的熔化和结晶

晶体的熔化和结晶尽管有上百年的研究历史,但还缺乏基础层面上的理论,实验上则难以看到晶体内部单分子的运动.近二十年来,均匀微米大小的胶体粒子为研究这些问题提供了一个良好的实验平台.通过光学显微镜可以直接观察胶体粒子组成的晶体的表面和内部,研究相变在最初小尺度上的成核过程,并用图像处理得到单个粒子的运动轨迹,为复杂的结晶和熔化过程提供了丰富的微观信息.     

弱电离大气等离子体电子碰撞能量损失的理论研究

在前期计算电子能量分布函数的基础上, 求出弱电离大气等离子体中各碰撞反应过程的电子能量损失. 由于在弹性碰撞中电子-重粒子能量交换很少, 同时氮气、氧气分子又有很多能量阈值较低的转动、振动能级存在, 因此在大气等离子体中弹性碰撞电子能量损失所占份额很小(直流电场下小于6%). 研究发现, 弱电离大气等离子体中在不同能量区间占主导的能量损失过程不同. 随着有效电子温度(或约化场强)增加, 占主导的电子能量损失过程依次为转动激发、振动激发、电子态激发、碰撞电离、加速电离产生的二次电子. 在约化场强E/N=1350 Td (或有效电子温度为14 eV)附近, 平均电离一个电子所需的能量最小, 约为57 eV. 因此可以根据不同的需求调节电场强度, 从而达到较高的能量利用率. 关键词： 弱电离大气等离子体 碰撞反应过程 电子能量损失     

切伦科夫光斑室

高速带电粒子穿过透明介质时产生切伦科夫辐射.目前常用切伦科夫计数器探测速度阈以上的或一定速度范围内的粒子.我们注意到,当辐射体较薄时,带电粒子产生的切伦科夫辐射会在辐射体的底面形成局部面积和一定形状的照明区.可用位置灵敏的紫外光子探测器记录切伦科夫辐射光子.因而得到切伦科夫光斑,光斑中光子密集于粒子入射点附近.我们认为可以利用这一现象来探测高能粒子,并称之为切伦科夫光斑探测器原理,把这种探测器的多层迭合称为切伦科夫光斑室. 当辐射体较薄时,随着粒子入射的角度不同,沿入射径迹上产生的切伦科夫平行光锥在辐射体底面…     

光腔中两组分玻色-爱因斯坦凝聚体的受激辐射特性和量子相变

研究了单模光腔中两组分玻色-爱因斯坦凝聚的基态性质和相关的量子相变.通过利用自旋相干态变换将等效赝自旋哈密顿算符对角化并求得基态能量泛函.基态能量泛函对其经典场变量进行变分并取极小值,得到光子数解和相边界曲线.通过稳定性讨论发现系统除了出现正常相和超辐射相之外,还得到了多稳的宏观量子态;受激辐射来自于原子数反转的集体态,单组分的Dicke系统中并没有此现象;受激辐射只能从一组分的原子中产生,而另外的仍保持在普通超辐射状态.通过调整相关的原子-场耦合强度和频率失谐,超辐射和受激辐射态的顺序可以在原子的两个组分之间互换.     

Xe~(53+)离子与Xe原子碰撞过程中的辐射电子俘获和辐射退激发光谱的理论研究

基于多组态Dirac-Fock方法和密度矩阵理论,系统地研究了在197 Me V/u的碰撞能量下,Xe~(53+)离子与Xe原子的辐射电子俘获过程(REC)以及电子被俘获到激发态后辐射退激发产生的特征谱线.计算了炮弹Xe~(53+)离子俘获电子到不同壳层np_(1/2,3/2)(n=2—5)的总截面与相应的REC光子能量和角分布,以及由激发组态1snp_(1/2,3/2)(n=2—5)J_f=1向基态1s~2Jd=0辐射退激发的跃迁能量、跃迁概率和特征光子的角分布和线性极化度.计算结果表明,辐射光子具有显著的角各向异性特征.此外,1snp_(3/2)J_f=1→1s~2J_d=0退激发特征光子也显示出很强的线性极化和角各向异性特征,而1snp_(1/2)J_f=1→1s~2J_d=0退激发特征光子的线性极化度趋于零并且角分布也趋于各向同性.     

关于利用库仑光生测量新粒子X(2800)衰变到2γ的宽度Γ_(χ→2γ)的建议

对于从J(3095)辐射衰变得出的新粒子X(2800),可以从高能γ光子在核子(原子核)上光生微分截面中紧靠0°的实验数据准确定出X→2γ的宽度。讨论了此过程有关的费曼图,分析和估计了其中的耦合常数,计算了能量为50GeV和100GeV的γ光子在质子上(和100GeV的γ光子在铅核上)从0°—3°的微分截面。结果表明,只要Γ_(X→2γ)不是远小于1keV,就可以利用这种库仑光生准确定出它的衰变宽度。     

转动诱发原子核量子相变的一种可能途径

基于微观IBM理论,提出转动诱导出玻色子量子相变的一种可能途径:一旦原子核在受到高能激发或作快速旋转时,假如外界提供的能量足以使玻色子完成拆对顺排,则核处于集体相与单粒子态的共存相,其特征是出现较密集的能谱;假如能量不足以完成拆对或顺排,可能发生两种情况之一,当核旋转达到某个临界转动频率ω_c时,或者一个高角动量的玻色子脱离“集体”而“游离”出来,或者发生一个高角动量的玻色子转变为一个低角动量的玻色子,核仍旧处于集体相;均会伴随出现光辐射,产生基态带的一条能级——相变信号.正是这类玻色子相变导致了原子核的量子相变.本物理图像统一了玻色子拆对顺排相变和退耦释放光子相变的描述.以¹⁰⁰Pd核的14⁺₁,14⁺₂和14⁺₃态的产生机理为例,对模型作了仔细说明.