氢原子光谱相对强度的解析计算

相对强度是光谱的一个重要宏观物理量，研究氢原子光谱的相对强度分布可以加深对量子跃迁的认识。本应用量子力学知识对氢原子光谱的相对强度分布给予了理论解释，并计算了赖曼系、巴耳末系头三条谱线强度之比。     

氢光谱赖曼系和巴耳末系强度分布的量子力学计算

应用量子力学知识对氢光谱的强度分布给予了理论解释,并计算了赖曼系、巴耳末系头三条谱线强度之比．     

与氢原子有关的原子光谱跃迁问题

本文以氢原子为例,阐述了玻尔的氢原子理论及引入相对论效应及量子理论后氢原子光谱的精细结构和超精细结构。同时,进一步在理论上深入探讨谱线精细结构、跃迁概率、谱线轮廓、谱线强度对原子光谱跃迁的影响,更深入地理解了原子光谱跃迁问题。     

基于OH自由基A2∑+→X2∏r电子带系发射光谱的温度测量技术

本文基于OH自由基所固有的分子结构特征,通过分子光谱理论系统地分析和计算了OH自由基A2∑+→X2∏r电子带系发射光谱的谱线跃迁频率、能级分布以及爱因斯坦自发发射跃迁概率等重要参数.同时结合实际的光谱实验,分析了谱线的自然展宽、碰撞展宽、多普勒展宽以及仪器展宽等各种展宽因索对谱线线型的影响,从理论上计算了任意转动温度、振动温度以及谱线展宽条件下OH自由基A2∑+→X2∏r电子带系发射光谱的强度分布,并分析了光谱强度分布与转动温度、振动温度以及谱线展宽的关系,为OH自由基A2∑+→X2∏r电子带系发射光谱测温技术提供理论依据.在实验过程中通过理论计算光谱与实验光谱进行拟合,对氢气燃烧火焰的转动温度和振动温度进行了初步的实验研究.     

“磁氢原子”的光谱

对于以荷正电的磁单极子为核的原子(简称“磁氢原子”),本文计算了它的能级、选择规则、跃迁几率、光谱和谱线强度。其中三条特征吸收谱线(2774?,2734?,2191?)的相对强度是37:50:6。 关键词：     

强激光场中模型氢原子和真实氢原子产生高次谐波的比较

通过数值求解原子在强激光场中的含时薛定谔方程,研究了有库仑奇点和无库仑奇点的一维模型氢原子和三维真实氢原子产生高次谐波的特性.结果表明,有库仑奇点和无库仑奇点的一维模型氢原子和三维真实氢原子产生高次谐波的截止位置相同,但是高次谐波强度变化特征明显不同,进一步的研究表明,无库仑奇点的模型氢原子产生的高次谐波谱相对变化趋势与三维真实氢原子的高次谐波谱变化趋势是完全一致的.     

Physics World揭晓2010年物理学10项重大突破

(1)反氢原子研究的成功:2010年11月下旬,ALPHA国际合作组宣布他们将38个反氢原子俘获在阱中长达170ms之久.这么长的时间足够对反氢原子的光谱特性进行详细的测量.仅仅几周以后,在CERN的ASACUSA合作组宣布,他们在产生适合做光谱研究的反氢束流方面获得重要突破.这两项突破性进展使得首次对反氢原子能级进行详细研究成为可能.反氢     

由色散数据求氢波长的三次样条插值法和直线化拟合法

介绍了三次样条插值的基本概念及运用Matlab求三次样条插值的方法,并将该方法应用到氢原子光谱实验中,应用直线拟合方法求出了氢原子光谱的波长.     

氢原子Rydberg态抗磁谱的高阶B-spline基组计算

在球坐标下采用基组展开方法计算了均匀磁场中的氢原子高Rydberg态能谱和振子强度谱.径向和角向均采用高阶B样条基组. 径向采用B样条基组能很好地描述束缚态与连续态的耦合；角向采用B样条基组有效地减少了基组维数，计算效率得到大幅度提高. 用上述方法计算了磁场中氢原子Rydberg态-40cm^-1到零场电离阈的高精度抗磁谱并与已有理论和实验结果作了比较. 该方法适用于低于离化阈的所有能区的精确谱计算并易于推广到非氢原子、交叉场中的原子以及高于离化阈的正能区光谱的计算. 关键词： 氢原子 B样条基组 能谱 振子强度谱     

螺旋波激发氢等离子体光谱诊断

利用一套螺旋波激发等离子体化学气相沉积（HWP—CVD）发生装置及发射光谱采集装置，原位诊断了不同入射功率、气压、氢气流量下氢等离子体光谱，研究了激发态氢原子的变化情况、氢分子振动温度的变化和激发态氢分子的相对分布。结果表明：     

氢原子中电子概率密度的可视化研究

针对量子物理中氢原子电子概率密度抽象、不易理解的特点,本文给出了氢原子中电子概率密度分布函数,包括径向分布和角向分布函数.利用Matlab强大的绘图功能对其分布规律进行可视化研究.结果表明,该方法直观形象地揭示了氢原子中电子概率分布情况,为物理教学提供了新手段.     

磁化等离子体环境对氢原子能级结构的影响

本文通过非微扰求解薛定谔方程, 研究了强磁场磁化的等离子体环境中的原子能级结构和辐射动力学过程. 在较宽的磁场强度范围和等离子体屏蔽参数范围内, 给出了氢原子基态以及低激发态的能级、辐射跃迁能量和振子强度等重要的原子参数, 定量地描述了强磁场和等离子体屏蔽共同作用的综合效应. 相关的结果有助于增进对极端环境下原子光谱结构的认识, 在等离子体光谱诊断和天文光谱观测方面有一定的借鉴意义. 关键词： 强磁场 CWDVR谱方法 能级结构 振子强度     

氢原子光谱实验的误差及其优化问题研究

主要介绍了利用精密光栅单色仪扫描氢原子光谱获得光谱波长,定性和定量地探究实验最佳条件的选择,对氢原子光谱实验进行误差分析,并提出优化改进方案,从而对学生实验进行指导,加深学生对近代物理的了解。     

部分相干涡旋光束在大气湍流中的远场传输特性

运用广义惠更斯-菲涅耳原理,详细研究了部分相干涡旋光束在湍流介质中的远场传输规律.研究表明,部分相干涡旋光束的光谱相干度及光强分布与光束的拓扑电荷数、空间相对相干长度及湍流介质的折射率结构常数等因素有关.在湍流介质中,光谱相干度存在相位奇点,并且随着空间相对相干长度的增大,相干涡旋逐渐演化为强度涡旋,而湍流介质的强弱对部分相干涡旋光束的影响则相反,随着湍流介质的折射率常数的增大,强度涡旋逐渐演化为相干涡旋.     

用光谱层析技术重建等离子束射流场

提出了一种用光谱层析技术结合数值计算原理来重建等离子束射流温度、密度、压力和速度场的诊断方法.用CCD扫描光谱系统获得谱线强度，通过相对强度法重建温度场；再借助等离子射流有关物理方程来重建其它物理参量.分析了等离子束射流温度、密度、压力和速度场的空间分布特点以及它们之间的内在联系.     

强激光场中模型氢原子和真实氢原子产生高次谐波的比较

通过数值求解原子在强激光场中的含时薛定谔方程,研究了有库仑奇点和无库仑奇点的一维模型氢原子和三维真实氢原子产生高次谐波的特性。结果表明,有库仑奇点和无库仑奇点的一维模型氢原子和三维真实氢原子产生高次谐波的截止位置相同,但是高次谐波强度变化特征明显不同,进一步的研究表明,无库仑奇点的模型氢原子产生的高次谐波谱相对变化趋势与三维真实氢原子的高次谐波谱变化趋势是完全一致的。     

利用量子力学解释原子物理学中问题的一个简单例子

在原子物理学中,碱金属原子的光谱可以用与描述氢原子光谱的相仿的公式来表示,其光谱项可以表示为当n较大时,咸金属原子的能级很接近氢原子的能级;当n较小时,和氢原子能级差别较显著,这里n是主量子数.同时,当角量子数1较大时,咸金属能级很接近氢原子能级;当1较小时,差别较大.以上这些规律很容易从下面这张锂原子的能级图中看出. 在学习原子物理学时,咸金属原子能级和氢原子能级的差别一般都用原子实的极化和轨道的贯穿作了很好的解释.不过多数大都只是定性地说明.关于这一问题的较完满的量子力学分析方法,如 Thomas-Fermi方法,Hartree自洽…     

高中物理“氢原子光谱与玻尔模型”的教学尝试

利用分光计、三棱镜,将氢原子光谱呈现在高中物理课堂.利用光栅,准确测量谱线波长,并引导学生得到巴尔末公式,进行深入思考.将玻尔理论进行系统教学,用理论解释实验,得到了很好的教学效果.在本课中,弥补了学生对于氢原子光谱实验现象的缺失,也弥补了教材对于玻尔理论系统性的缺失.     

大气压空气滑动弧等离子体发射光谱诊断

为了解Ar添加对空气滑动弧等离子体的影响,在放电频率f=10 kHz、空气流量q_Air=15 L·min-1、1 atm下进行了Ar体积流量q_Ar对空气-Ar滑动弧放电的影响试验研究,重点分析了不同q_Ar及调压器电压U_调下空气等离子体的活性粒子种类、电子密度及振动温度。结果表明,滑动弧等离子体区的主要活性粒子为OH、N₂的第二正带系、Hα、O原子、ArⅠ及ArⅡ原子,其中O原子及ArⅠ、ArⅡ原子的相对光谱强度明显较强;随着q_Ar的增大,O（777.4 nm）的相对光谱强度先缓慢增长、再快速增大到极大值、随后缓慢减小并趋于稳定,O（777.4 nm）的相对光谱强度在1 580~6 650 a.u.之间变化;随U_调增大,O（777.4 nm）的相对光谱强度增大,且电压对其影响受q_Ar的影响：在高q_Ar（4~6 L·min-1）工况下,O（777.4 nm）的相对光谱强度变化趋势较大;Ar的加入使OH（313.4 nm）相对光谱强度有明显增加,OH（313.4 nm）相对光谱强度在235~311 a.u.之间变化;随着q_Ar的增大,OH（313.4 nm）相对光谱强度先增大再减小并趋于稳定。在较低U_调（100 V）工况下,OH（313.4 nm）的相对光谱强度随q_Ar变化不明显;而随着U_调增大,OH（313.4 nm）的相对光谱强度随q_Ar变化明显：在低q_Ar（0~4 L·min-1）工况下,OH（313.4 nm）的相对光谱强度随q_Ar增大而明显增大。利用Hα谱线做高斯拟合进行电子密度分析计算,得到电子密度在1.15~2.04×1017 cm-3之间。空气流量一定,Ar的加入能显著增加电子密度：在q_Ar为0~4 L·min-1工况下,电子密度增长趋势明显,随着q_Ar的继续增大,在较低U_调（100~120 V）工况下,电子密度先增大再减小并趋于稳定;在较高U_调（140~160 V）工况下,电子密度先增大再缓慢增大并趋于稳定。U_调变化也会对电子密度造成影响,电子密度随U_调增大而增大,且随U_调增大,电子密度增长趋势变快。     

氢原子电子云的计算和可视化分析

介绍了氢原子中"电子云"的计算机基本作图方法,一种是蒙特卡罗法,另一种是逐点扫描法.利用MATLAB软件.从不同角度对氢原子各种状态下的电子云三维立体分布进行了可视化,使氢原子中电子概率密度的教学更加直观.