问题解答

问:原子能级为何用负值? 答:原子能级是指原子的内能,这是原子内部的势能和它内部运动的动能之和,但原子核内部的能量不在本问题范围之内。至于原子作为一个整体在空间运动的能量是不包括在所说的能级的数值中的。现在举氢原子——结构最简单的原子——为例来解答这里提出的问题。氢原子是一个原子核和一个电子构成的。核带正电,电子带负     

邮票上的物理学史(50)——费米和原子能

一个铀235原子核裂变时放出的能量约为200MeV,是一个碳原子氧化时放出的能量（4.1eV）的 5×（10）7倍.1905年爱因斯坦在《物体的惯性决定于它所含的能量吗?》的论文里推导出公式E=mc2,之后指出:“借助于一种能量可以作很大变化的物体（例如镭盐）,这个理论的验证不是绝对不可能的”.但是他没有谈到开发和利用原子能（正确的名称是核能）的可能性.而卢瑟福直到1933年还明确宣称:“通过毁灭原于产生能量是一个馊主意.任何指望从转变这些原子得到能源的人都是在空口说白话.”“我们无法控制原子能,使其具有任何商业价值,并且我相信我们永远也做不到这一点.”就他已知的核反应而言,这种论断也是有事实根据的.但是,就在他去世的次年发现了核裂变,而     

氪原子的近红外吸收光谱的研究

本文利用浓度调制的万法测量了氪原子在11870～12700 cm~(-1)波段的高分辨连续吸收光谱.在实验中,通过对氪气和氦气混合气体进行放电的方法制备氪原子.总共测量了120根氦原子吸收谱线,其中33根谱线是已被报道过的,45根新测量的谱线可以通过已知的氪原子能级进行标定,其它剩下的42根新测量的谱跃迁线根据已知的氪原子能级信息尚无法进行标定.本次实验中的这些未知的42根氪原子的跃迁谱线,可以推断氪原子有尚未被报道或测量过的原子能级存在.本文同时对如何用"Classification"计算软件分析未知氪原子谱线的可能存在的能级进行了演示.     

氪原子的近红外吸收光谱的研究（英文）

本文利用浓度调制的万法测量了氪原子在11870～12700 cm~(-1)波段的高分辨连续吸收光谱.在实验中,通过对氪气和氦气混合气体进行放电的方法制备氪原子.总共测量了120根氦原子吸收谱线,其中33根谱线是已被报道过的,45根新测量的谱线可以通过已知的氪原子能级进行标定,其它剩下的42根新测量的谱跃迁线根据已知的氪原子能级信息尚无法进行标定.本次实验中的这些未知的42根氪原子的跃迁谱线,可以推断氪原子有尚未被报道或测量过的原子能级存在.本文同时对如何用"Classification"计算软件分析未知氪原子谱线的可能存在的能级进行了演示.     

原子燃料

人類知道燃燒木材、煤、石油等燃料以取得热量,已是很早以前的事了。但原子燃料的被发现以至於被应用到实际生產中还只是最近的事。前一類燃料利用的是化学能;後一類則是原子能。關於這兩類能量來源的本質上的区别,已在前一文中详細闡述了。在这里我们将进一步谈谈原子能的由來、现在已知道的利用原子能的方法与所用的燃料、以及將來發展的可能性。人類沒有早早發現原子燃料是完全可以理解的,因為只有在人類对物質結構的認識巳深入到今天的地步,才有可能有意識地揭露原子     

氖原子高能级的夫兰克—赫兹实验

一、引言夫兰克——赫兹实验是著名的物理实验之一。这个实验形象地确立了原子能级的存在,对于了解原子结构和发展光谱理论起了很大的作用,一直受到人们的重视。最近一个时期,有许多人对它进行了改进和扩充。但是,他们所进行的工作都是属于原子第一激发态的共振能级,或者称之为原子低能级的夫兰克——赫兹实验。对于高能级的夫兰克——赫兹实验,他们没有进行。本文所叙述的为氖原子高能级的夫兰克——赫兹实验。     

锂原子的高激发态能级计算及其在微波场中的布居动力学过程

利用B样条技术,设计了一种计算高激发原子能级结构的方法,计算了高激发锂原子的能级结构,并研究了里德堡锂原子在微波场中的布居动力学过程。     

普及物理知识的小册子

去年,全国科普协会为了宣传原子能的和平应用,陆续出版了“原子能通俗讲话”、“原子能及其应用”、“原子能在工业上的应用”、“原子和原子能”、“原子能”、“物质放射性”等几本小册子。“原子能通俗讲话”是根据钱三强等物理学家在北京所作的通俗讲演的配录     

Pt(111)表面低能溅射现象的分子动力学模拟

利用嵌入原子方法的原子间相互作用势，通过分子动力学模拟，详细研究了贵金属原子在Pt (111)表面的低能溅射现象.模拟结果显示：对于垂直入射情况，入射原子的质量对Pt (11 1)表面的溅射阈值影响不大.当入射原子的能量小于溅射阈值时，入射原子基本以沉积为主 ；当入射原子的能量大于溅射阈值时，溅射产额随入射原子能量的增加而线性增大；当入射 原子能量达到200 eV时，各种入射原子的溅射产额都达到或接近1，此时入射原子主要起溅 射作用.溅射原子发射的角分布概率和溅射花样与高能溅射相类似.研究表明：与基于二体碰 撞近似的线性级联溅射理论不同，当入射原子能量大于溅射阈值时，低能入射原子的溅射产 额正比于入射原子的约化能量和入射原子与基体原子的质量比.通过对低能入射原子的钉扎 能力分析，提出了支配低能溅射的入射原子反射物理机理. 关键词： 分子动力学模拟、低能溅射     

能级间同时存在衰变和跃迁时的消相干特性

二能级原子在量子信息中可视为量子位.本文基于约化密度矩阵理论,利用量子纯态和混合态分析方法,针对二能级原子能级间同时存在衰变和跃迁的情况,研究原子消相干特性.     

原子系统中基于关联相位涨落的量子干涉调控

提出了一种利用原子系统的关联相位涨落调控量子干涉的方法。原子之间的碰撞以及原子与外界热库的耦合会导致原子能级产生随机的相位涨落。研究了不同能级的相位涨落的强度和他们之间的关联对原子相干性和量子干涉的影响。结果表明,正关联相位涨落可以增强相消量子干涉(探针光的吸收减弱),而反关联相位涨落可以增强相长量子干涉(吸收增强)。在特定条件下量子干涉消失,原子对探针光的响应由Autler-Townes分裂决定。最后,研究了耦合光Rabi频率对量子干涉的影响。当耦合光较弱时,可以利用原子能级的关联相位涨落有效地调控量子干涉;当耦合光很强时,量子干涉非常弱,可以被忽略。     

双模光场与级联三能级原子在非旋波近似下的量子纠缠

利用全量子化理论,在非旋波近似下对双模相干态光场与级联型三能级原子相互作用的量子纠缠进行了精确求解.讨论了初始时刻原子能级的叠加和平均光子数对量子纠缠演化的影响.数值计算结果表明:初始时刻原子处于单一能级时,量子纠缠演化曲线的周期随着平均光子数的增加逐渐变大;初始时刻原子能级的叠加导致初始阶段纠缠度显著降低,纠缠达到最大值的时间随着平均光子数的增大逐渐变长,且初始时刻原子能级的叠加使得量子纠缠的周期性消失;无论初始时刻原子能级处于哪种能级的叠加态,随着平均光子数的增大,由虚光子效应引起的小锯齿状的振荡逐渐增强.     

多模腔场与耦合原子之间量子纠缠信息的传递规律

提出了多个“耦合双原子-腔-多模光场”相互作用系统的集合模型,发现了该物理系统中量子纠缠信息的传递规律.即：处于基态的原子以特定速度通过处于纠缠态的腔场时,原子能够将光场的纠缠信息据为已有；反之,纠缠原子以特定速度通过真空场时,原子能把纠缠信息释放于腔中,这样便实现了腔-原子之间纠缠信息的交换传递.利用原子能够捡起、释放量子纠缠信息的特点,进一步实现腔-腔之间异地量子纠缠信息的传递.在不同条件下,量子纠缠信息还可以保持.     

温差发电机

在工业建设中,我们需要大量动力来源。动力来源是多种多样的,归根究底则不外乎化学能与原子核能。利用化学能如燃烧燃料等转变热能为电能或其他形式的能量供给工业上的需要。近代人类已掌握原子核能并开始利用它来为工业服务。在地球上能量的源泉是取之不尽用之不竭的,人们走遍大地到处寻找能源,可是就在我们周围每天却有大量能量浪费掉。太阳能是巨     

取之不尽用之不竭的理想能源——激光惯性约束核聚变

能源,是人类生存活动中不可缺少的、重要的资源。几千年来人类为了求得生存和发展,不断地探求向大自然索取能源。20世纪以来,人们开发利用了太阳能和原子能。原子能又分裂变能和聚变能。从40年代起,裂变能已为人类所掌握和利用。50年代开始,人们     

利用核共振的电磁引起的透明性

利用原子能级的量子控制对光与物质相互作用进行操控的技术对光学有着深远的影响.这种操控技术有很多应用,包括少数光子水平上的非线性光学,慢光,无反转的激光以及光量子信息处理.实现这种操控的关键技术是电磁引起的透明性.在多能级原子中,能级跃迁之间的量子干涉可以使一个不透明的介质在原子共振附近成为透明的.随着高亮度加速器驱动光源     

多原子-腔系统中的量子信息传递

提出了一个多原子-腔组成的物理系统,并讨论了发生在该系统中量子信息的交换和传递过程,结果发现:由最低两个Fock态｜０〉和｜1〉任意组成的光量子态腔场,当处于基态的原子以特定的速度通过腔时,原子都能带走腔中的量子态并据为己有;反之,由两能级原子的基态｜g〉和激发态｜e〉任意组成的量子态,当原子以特定的速度通过处于真空态的腔时,原子都能把携带的量子态释放于腔中,实现了腔-原子之间的信息交换.利用原子能够捡起、释放量子信息这一特点,进一步讨论了把原子作为运输工具实现腔-腔之间异地量子信息传递的物理过程.     

氦原子2~3S—2~3P精密光谱研究

氦原子是最基本的多电子原子,其精密谱是十分理想的检验多电子量子电动力学计算的平台,同时也是利用原子能级结构测定精细结构常数α的理想体系,还能获得原子核结构信息.本文结合我们团队的工作,综述基于氦原子的少体原子精密光谱研究.其中,主要包括氦原子2~3P_J精细结构分裂,以及2~3S—2~3P跃迁频率测定等研究,并对相关工作的前景进行了展望.     

汞原子激发电位和电离电位的测量

一引言原子内部能量量子化这一概念,在物理教学中无疑是很重要的。因而定量地、形象地反映原子能级的存在,在近代物理实验中就成为不可缺少的课题。早在1914年J·Franck和G.Hertz就用电子碰撞原子的方法,使后者从低能级激发到高能级,从而证明了原子能级的存在,为原子的Bohr理论提供了直接的实验证据。此即著名的Franck—Hertz实     

利用双通道级联型原子库实现辐射场双模压缩真空态

本文研究了利用双级联型四能级原子实现高纯度、强的双模腔场压缩纠缠态。考虑将四能级联型原子注入至一个双模腔中,腔场与原子能级形成共振的相互作用。在原子-腔场弱相互作用下,若原子自发辐射速率远大于腔场的衰减速率,在腔场相干时间内将原子视为腔场的外部环境库,我们推导出腔场所满足的主方程。通过分析主方程并发现:在不考虑腔场真空耗散的情况下,腔场等效地与一个双模压缩真空库耦合,因此在稳态区域处于纯的双模压缩真空态,并且压缩程度只依赖于原子初始上能级的布居;在考虑腔场耗散的情况下,耗散对其纯度的影响大于对纠缠的影响;与单通道原子库情况比较,利用双通道的原子库可以有效地提高腔场的纠缠和纯度。