离子与分子碰撞的空间构象设计

离子与分子碰撞是涉及复杂电子关联效应、多通道耦合效应的多体反应动力学过程,具有重要的科学研究意义,其过程广泛存在于多个领域,一直以来备受关注.在碰撞参数模型的半经典理论框架内,以几种典型分子(线性分子、平面分子和立体分子)分别作为靶分子,固定入射离子的初始速度方向,根据靶分子结构的对称性相对于入射离子速度方向的空间取向,设计离子与分子碰撞的空间构象,并结合球坐标的角度参数将方法推广至离子与对称性较低的靶分子碰撞的普遍情况.最后,以质子与一氧化碳分子碰撞的含时密度泛函理论模拟结果为例,分析5种碰撞空间构象下的电子俘获概率随碰撞参数的变化规律.     

HMX分子异构体性质的理论研究

在含时密度泛函理论的框架下,首先选取了三个软件包（PWSCF软件包、CPMD软件包、OCTOPUS软件包）和两种泛函（PBE泛函、LDA泛函）构成的五种方案优化了HMX单分子异构体的四种构型（Boat构型与Boat-Boat构型属于C2群,Chair构型属于Ci群,Boat-Chair构型属于C1群）,并计算了各构型的相对总能量关系,所得结论与前人有所不同,Boat-Boat构型总能量不是最低;其次计算了HMX单分子异构体的态密度,结果表明除Boat-Chair型外其他构型均具有明显的能级分裂特征,各构型均具有绝缘体特征且Boat型能隙最大;最后计算了各构型的光吸收截面,发现Boat构型的HMX分子的光吸收截面中能观察到的显著的峰最多,其次是Boat-Boat构型、Boat-Chair构型,Chair构型最少.     

Li4团簇光吸收谱的含时密度泛函理论研究

光吸收谱是识辨团簇异构体的重要工具,常被形象地比作团簇的"指纹".为了研究之前实验中Li_4团簇光吸收谱的测量对象,在密度泛函理论框架下,通过构型优化获得5种Li4团簇异构体,优化所得键长与之前理论研究结果符合较好,其中,平面菱形构型的基态能量最为稳定,同时理论预测了四面体构型(C2v)和长方形构型(D2h).基于含时密度泛函理论方法研究了5种Li4团簇异构体的光吸收谱,理论模拟结果表明,平面菱形构型与之前实验测量谱的符合程度最好,为实验的测量对象提供了有力的理论支撑.此外,通过选取2种有代表性的Li4团簇异构体,详细阐述了团簇中原子的空间延展与光吸收谱之间的量子尺寸效应.     

类锂等电子序列(Z=31～40)2p态能量的理论计算

采用多组态相互作用法构造了类锂等电子序列(Z=31～40)2p态的波函数,通过变分法计算了体系非相对论能量,然后根据一阶微扰理论,对非相对论能量进行了电子动能项〈H1〉、达尔文项〈H2〉、电子-电子接触项〈H3〉和轨道-轨道作用项〈H4〉的一阶相对论修正.在此基础上,完成了体系能量的高精度理论计算,得到的结果与其他的理论计算结果符合的很好.     

分子对飞秒激光场响应的含时密度泛函理论研究

采用含时密度泛函理论方法研究线性分子碳化锂（Li2C2）对飞秒激光场响应的电子-离子动力学行为。在典型的近共振和非共振的激光频率作用下,分别对比分析了分子的共振和非共振电离过程。研究发现：分子在共振频率激光场的作用下发生更强的电离过程,并倾向于发生库伦爆炸,键长的振荡断裂与电离相互促进影响,而分子在较弱的激光场作用下发生单光子电离过程;随着双脉冲时间间隔的增加,离化电子数在一定范围内呈振荡上升趋势,随后趋于常数。     

基于Mathematica的天体运动模拟

天体运动是力学和理论力学课程的基本内容之一.本文借助数学软件Mathematica,基于经典力学相关公式和定律,对行星、周期彗星和双星系统的运动做了精确的动态模拟,所得动态效果图形象生动,有助于学习者建立清晰的物理图像,增加对行星、周期彗星和双星系统的直观认识,增进对天体运动规律的深入理解.本研究通过Mathematica编程将教材上的理论知识可视化,开发了新的物理教学资源,同时也展现了Mathematica软件巨大的物理教学资源开发潜力.     

基于Mathematica的物理教学资源开发——以波动现象的动态模拟为例

利用计算机软件进行物理教学资源开发是当代物理教学领域的一项重要内容。新时代的物理教师要掌握现代化的计算机工具,使之成为物理教学改革与创新的利器。作为示例,本文使用数学软件Mathematica对经典物理学中多种典型的波动现象进行了精确的动态模拟,所开发的系列动画形象直观,非常有助于学习者建立清晰的物理图像,从而拓展对这些波动现象的认识,深化对相关波动规律的理解,为物理课程增添了丰富多彩的教学资源。同时,本研究也充分展现了Mathematica软件在物理教学资源开发方面的强大功能和广阔应用前景。     

Electron excitation processes in low energy collisions of hydrogen-helium atoms

The electron excitation processes of $\rm H(1s) + He(1s^{2}) \to H(2s/2p) + He(1s^{2})$ are studied in impact energy range of 20—2000 eV/u by using the quantum-mechanical molecular orbital close-coupling (QMOCC) method. Total and state-selective cross sections have been obtained and compared with the available theoretical and experimental results. The results agree well with available measurements in the overlapping energy regions overall. The comparison of our results with other theoretical calculations further demonstrates the importance of considering a sufficient number of channels. The datasets presented in this paper, including the excitation cross sections, are openly available at https://www.doi.org/10.57760/sciencedb.j00113.00083.     

分子对飞秒激光场响应的含时密度泛函理论研究

采用含时密度泛函理论方法研究线性分子碳化锂(Li2C2)对飞秒激光场响应的电子-离子动力学行为.在典型的近共振和非共振的激光频率作用下,分别对比分析了分子的共振和非共振电离过程.研究发现:分子在共振频率激光场的作用下发生更强的电离过程,并倾向于发生库伦爆炸,键长的振荡断裂与电离相互促进影响,而分子在较弱的激光场作用下发生单光子电离过程;随着双脉冲时间间隔的增加,离化电子数在一定范围内呈振荡上升趋势,随后趋于常数.     

飞秒激光诱导Li2分子的电子-离子动力学的理论研究

随着飞秒激光技术的发展，科学家们致力于理解飞秒激光与物质相互作用过程中的物理机制.选取轴对称的Li₂分子为研究对象，采用实时间、实空间的含时密度泛函理论研究飞秒激光诱导的Li₂分子的电子-离子动力学过程.在之前Li₂分子光吸收谱的理论研究基础之上，选取其偶极响应频率作为激光频率，通过调制频率、强度、极化方向等激光参数，形成不同诱导条件，包括共振情况和非共振情况，研究Li₂分子中的响应偶极矩、离化电子数、总能量和原子实位移随时间变化的物理机制.在激光作用结束后，研究上述物理量在弛豫过程中的演化规律.通过对体系的电子密度进行截图，观测电子密度在原子实背景下的振荡行为.