测定硅原子共振谱线精细结构相对强度

原子光谱实验应主要了解谱线波长和谱线强度两个问题。前者涉及原子能级结构,后者涉及原子能级之间跃迁概率;二者紧密联系,是了解原子结构的二个方面。原理共振谱线是指从最低激发态直接跃迁到基态的谱线。硅原子基态是[Ne]3s~23p~2[~3P],三重态的最低激发态是[Ne]3s~23p4s[~3P],共振跃迁如右图所示。当精细分裂不大时,温度对ν~4影响很小,则A可视为常数。对于L→L跃迁,精细结构强度的理论计算为经计算,获得的硅原子共振线精细结构强度列表如下。     

Hg绿谱线超精细结构分析及相互作用常数计算

比较了Hg的546.1 nm绿谱线超精细结构的理论计算值和实验值,定出了原子超精细结构磁偶极矩相互作用常数Am和电四极矩相互作用常数Be.     

氦原子精密光谱实验中的精密磁场设计与测量

在很多精密原子光谱实验中,杂散磁场或者磁场强度的不均匀所引入的系统误差,是影响实验不确定度的主要因素之一.为保证测量精度,必须实现精密的磁场控制.氦原子精细结构的精密光谱测量可用于测定精细结构常数,同时也是检验多电子原子体系量子电动力学理论的一种重要方法.本文介绍所设计制作的磁屏蔽系统和余弦线圈产生精密可控磁场,并利用He原子光谱对所加磁场进行了精密测定.磁屏蔽结构可将外磁场降低到小于0.8 mGs(1 Gs=10-4T),控制磁场在20 Gs范围内时,光谱测量区域磁场的不均匀性和控制误差均小于10 mGs.在此实验条件下,氦原子精细结构精密光谱测量中磁场所导致的系统误差小于0.2 kHz.     

腔增强热里德伯原子光谱

高精度里德伯原子光谱在研究里德伯原子间的相互作用、里德伯能级结构、电磁场的精密测量等方面具有重要的应用价值,里德伯原子光谱对比度、信噪比的提高和线宽的压窄是获得高灵敏测量的基础.本文通过理论和实验研究了腔增强的里德伯原子光谱,与自由空间的光谱相比实现了在光谱线宽不变情况下11.5倍的光谱对比度和信噪比的提高.其原因是在双光子共振处产生的电磁诱导透明和光泵浦效应会导致腔内原子对探测光吸收的减弱,提高了光学腔的阻抗匹配效率,从而使进入腔内的光强增大,因此提高了里德伯原子光谱的对比度和信噪比,提高的倍数取决于探测光穿过原子的透射率.预期通过优化铯原子温度,光谱的对比度和信噪比能够提高23倍.本工作为提高里德伯原子光谱的对比度和基于里德伯原子的精密测量灵敏度提供了参考.     

氦原子自旋-其它轨道相互作用精细结构参数的理论计算

以多电子原子精细结构哈密顿的球张量形式和氦原子非相对论性能级结构理论为基础,借助不可约张量理论,建立了计算氦原子自旋-其它轨道相互作用精细结构参数的一种解析理论形式.完成了所有的角向积分和自旋求和计算,自旋-其它轨道相互作用精细结构参数最终用若干个径向积分来表示.以氦原子(1s2p)3P态为例,借用类氢形式的径向函数对这些径向积分进行了近似计算.计算结果表明:在氦原子的精细结构中,自旋-其它轨道相互作用与纯自旋-轨道相互作用的作用效果相反;在总自旋-轨道相互作用精细结构参数中,自旋-其它轨道相互作用起决定性作用,它决定着精细结构分裂的顺序.     

紫铜等离子体特征谱线及其展宽形成机制

利用波长为1064 nm,最大能量为500 mJ的 Nd：YAG脉冲激光器对紫铜进行冲击,并且改变激光能量,获得一系列等离子体特征谱线,结果表明：本实验条件下,获得铜原子谱线不完整,只有5条明显激发谱线,分别为：CuⅠ 406.33 nm, CuⅠ 458.69 nm, CuⅠ 521.8 nm, CuⅠ 529.25 nm, CuⅠ 578.2 nm。根据跃迁原理,得出激光不能使铜原子完全受到激发;选取CuⅠ 521.8 nm原子光谱与CuⅠ 578.2 nm的原子光谱谱线线型作为分析对象,发现其展宽线型不同,分别为Lorenz线型与Gauss线型。通过对应线型曲线方程分析得出,同一原子光谱不同波段对应形成光谱展宽机制不同。     

紫铜等离子体特征谱线及其展宽形成机制

利用波长为1064 nm,最大能量为500 mJ的 Nd:YAG脉冲激光器对紫铜进行冲击,并且改变激光能量,获得一系列等离子体特征谱线,结果表明:本实验条件下,获得铜原子谱线不完整,只有5条明显激发谱线,分别为:CuⅠ 406.33 nm, CuⅠ 458.69 nm, CuⅠ 521.8 nm, CuⅠ 529.25 nm, CuⅠ 578.2 nm。根据跃迁原理,得出激光不能使铜原子完全受到激发;选取CuⅠ 521.8 nm原子光谱与CuⅠ 578.2 nm的原子光谱谱线线型作为分析对象,发现其展宽线型不同,分别为Lorenz线型与Gauss线型。通过对应线型曲线方程分析得出,同一原子光谱不同波段对应形成光谱展宽机制不同。     

铍原子1s22snp 3P态精细结构的理论计算

以多电子原子精细结构哈密顿的球张量形式为基础,借助不可约张量理论,对铍原子1s22snp(n=2-6) 3P态精细结构(包括自旋-轨道相互作用、自旋-其它轨道相互作用和自旋-自旋相互作用)进行了具体地计算,并将计算结果与文献结果进行了比较,符合地较好。同时,计算了1s22snp(n=2-6) 3P态精细结构参数A和B的值。     

铍原子1s22snp3P态精细结构的理论计算

以多电子原子精细结构哈密顿的球张量形式为基础,借助不可约张量理论,对铍原子1s22snp(n=2～6) 3p态精细结构(包括自旋-轨道相互作用、自旋-其它轨道相互作用和自旋-自旋相互作用)进行了具体地计算,并将计算结果与文献结果进行了比较,符合地较好.同时,计算了1s22snp(n=2～6)3p态精细结构参数A和B的值.     

氦原子低激发态的精细结构

利用变分法得到的氦原子低激发态1s2p能级的波函数，在考虑在氦原子自旋轨道相互作用的情况下，计算出1s2p能级的精细结构，与实验值比较，较为接近。     

超精细结构对激光与二能级原子相互作用的影响

应用半经典理论建立了一个简化模型,对157Gd原子在激光作用下17795267cm-1(9D3)←→532977cm-1(9D4)的能级跃迁进行计算并给出了计算结果,提出相应的理论解释,分析了超精细结构对激光与二能级原子相互作用的影响 关键词： 超精细结构 原子蒸气激光同位素分离 二能级原子 钆原子     

类碳体系基态能量的精细结构(英文)

以多电子原子精细结构哈密顿的球张量形式和不可约张量理论为基础,建立了计算多电子原子精细结构(包括自旋-轨道相互作用、自旋-其它轨道相互作用和自旋-自旋相互作用)能量的一般性解析理论形式,应用所建立的理论对类碳体系(Z=6～8)基态的精细结构能量进行了具体计算,计算结果与实验数据符合得较好.     

原子光谱中磁场强弱的概念分析及其量级估算

本文针对目前原子物理教材中对磁场强弱的一些模糊提法，明确指出原子光谱中的外磁场的“强”与“弱”，是与原子内部某个磁相互作用强度相比较而言的；详细分析了塞曼效应过渡到帕邢－巴克效应和超精细结构的塞曼效应过渡到巴克－古德斯密特效应的物理机制，并对相应外磁场的量级作了估算，量级与实验结果基本符合．     

原子物理的现代实验方法

 近半个世纪以来,原子物理学的主要发展在于出现了许多新的实验方法.诸如原子束磁共振,光抽运,光频-射频共振,高分辨率激光光谱学等.这些新的实验方法使原子光谱实验的分辨率,灵敏度以及测量精度都得到了很大的提高,已成为深入研究原子的超精细结构和原子与电磁场相互作用的强有力的手段.一、原子束磁共振原子束实验最早可追溯到史特恩-盖拉赫实验(1921).该实验曾证实了电子具有自旋角动量、自旋磁矩,并有空间量子化的特征.至于原子基态的磁共振现象,一直到1938年才被拉比等人用原子束实验方法观测到.     

一本包含实验电子云影像和物质波干涉实验的著作——《光场中的原子分子及激光技术》一书

原子和分子结构及其动力学特性的研究是物理学最基础的一项研究工作．真正完全了解原子分子的结构和物理性质，需要知道和了解包括精细结构的能谱的全谱．实现全谱研究的最重要的方法是研究激光与原子分子系统的相互作用，这也是深入认识原子和分子的一个有力的研究手段．     

基于铷原子双光子跃迁的原子谱线展宽机制教学演示

测量原子光谱是揭示微观粒子微观结构与运动规律的重要手段，因而从本科到研究生阶段都会涉及到相关领域的教学，特别是光谱的相关教学。然而，由多普勒效应等引起的非均匀展宽及原子碰撞等引起的均匀展宽极大限制了谱线的分辨精度。在科学技术的发展中，为了获得更高的分辨精度，消除原子谱线的展宽成为重点研究方向。而在相关教学方面，碱金属原子体系由于其优异的能级特性，成为了研究展宽机制的有效途径。而在目前的本科教学中，缺乏除对多普勒展宽以外的多种原子谱线展宽机制的演示。因此，本文利用铷原子5S_1/2→5P_3/2→5D_5/2双光子跃迁谱线，测量改变激光功率、原子池温度等条件下引起的原子谱线半宽变化，验证双光子跃迁的同时，重点演示了原子谱线展宽的机制以及谱线半宽的测量方法。通过本实验，本科生一方面可以掌握原子谱线展宽与双光子跃迁的相关知识，以更深刻地理解了理论知识的内涵，另一方面通过自主搭建实验仪器锻炼了本科生的动手能力，对提升物理专业本科学生的素养尤为重要。本文所展示的实验装置简单，易于搭建，适合课堂演示和实验教学。     

氦原子自旋-自旋相互作用精细结构参数的理论计

利用多电子原子的精细结构哈密顿算符的球张量形式,通过计算氦原子的自旋-自旋相互作用哈密顿算符在|LSJMJ〉表象中的矩阵元,导出了氦原子的自旋-自旋相互作用精细结构参数的理论计算式,并就氦原子(n1s)(n2p)组态具体计算参数B之值.     

Ba原子6s5d~3 D与6p5d~3 F态的超精细结构及态间跃迁的同位素移动的直接确定

提出并演示了一种光泵预选态的原子光谱测量方法,并对Ba原子的6s5d3 D态与6p5d3 F态的超精细结构及该跃迁的同位素移动进行了直接测量。首先利用791nm的激光激发Ba原子特定同位素及特定超精细结构的6s6s 1 S0→6s6p3 P1跃迁,并利用6s6p3 P1→6s5d3 D2的自发辐射有选择地分别将这些同位素制备到6s5d3 D2态不同的超精细能级上,再用778nm的激光扫出对应的6s5d3 D2→6p5d3 F2跃迁的荧光光谱,通过这几组光谱之间的对比直接实现了对22条超精细谱线的认定和归属,从而得到了135 Ba和137 Ba的6s5d3 D2能级与6p5d3 F2能级的超精细结构常数及该跃迁的同位素移动。     

Na原子d电子系列Rydberg态的精细结构计算

计算了Ｎa原子d电子系列Ｒｙｄｂｅｒｇ态的精细结构,获得与实验值相一致的结果。精细结构倒置的原因主要是介电子和原子实的交换作用,并发现原子实玫极化作用与有较大的贡献。计算过程中,在准相对论的框架下,用自旋极化模型,考虑了原子实与价电子的相互作用,采用自洽场方法,计算了原子实和价电子物径向波函数以及能量。原子;实采用自相互作用修正的Ｘα（ＳＩＣ－Ｘα）方法,价电子波函数考虑到了价电子的自旋－轨道耦合作     

氦原子Rydberg态10G—10M磁精细结构的计算

通过自洽迭代求解Hartree方程，得到了氦原子1snl组态下的严格数值解波函数，以此构造LS耦合谱项(支项)波函数作为基矢.采用线性变分法，同时考虑交换作用和Breit-Bethe近似下的磁相互作用项，计算了氦Rydberg态10G—10M系列能级的磁精细结构，计算结果很好地符合已有的实验值.对计算方法的进一步改进提出了设想和讨论. 关键词： 氦原子 Rydberg态 磁精细结构 自洽迭代