转动态选分子在激光场中的偏转理论研究

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本论文主要立足于六极转动态选择、准直、取向分子束的光偏转理论研究。近来S. M. Purcell和P. F. Barker从实验上验证了分子在偏转激光场中产生的准直会增强分子的偏转,而且偏转效果与分子束的温度也有很大的关系。E.Gershnabel和I.Sh.Averbukh从经典和量子两个角度分别计算了在偏转激光作用下取向和转动分子的散射问题,提出可以利用超短超强激光脉冲来控制分子的角分布从而控制分子的散射。激光操控分子偏转还可以用来限制、聚焦、加速、减速分子,而且通过预准直分子可以来控制转动分子的偏转,从而控制分子的碰撞。利用激光操控减速还可以用来制备更冷的分子,利用激光操控可以在二维、三维限制分子从而制备分子量子线、量子点。利用不同分子在同一激光作用下的偏转效应不同,分子棱镜研究得以实现,可以利用分子棱镜来有效区分含有不同的分子的混合气体。并且偏转理论与实验研究中,具有高各向异性分布的分子体系,偏转效应有明显的增强。电中性非极性分子经过强激光作用会产生诱导偶极矩,在激光脉冲内分子受诱导偶极力的作用会产生相对激光束传播方向的横向速度,而且所受力的大小不仅和分子的极化率有关而且和激光强度的梯度成正比。电中性的极性分子中,激光同时与永久偶极矩与诱导偶极矩相互作用。通常情况下,如果考虑一个各向同性随机分布的分子体系,由于激光的快速振荡,光场的作用平均效果为零,导致偏转效应的消散。但是如果考虑一个具有高各向异性分布的分子体系,偏转效应有明显的增强。因而可以通过控制激光场强度、梯度和分子的相关特性(如准直、取向)来控制分子的偏转。尤其极性分子具有永久偶极矩,这时如果同时利用一个匀强或非均匀静电场可以更有效地研究偏转效应。六极杆选态系统中可以选择特定转动态来提高在偏转激光下的取向和准直程度,在高取向和准直程度的分子系统中观察分子在激光场中的偏转。基于此,本论文由以下三部分构成:第一部分:激光的简介以及激光场与微观粒子的相互作用。第二部分:关于六极装置转动态选择的理论基础以及CH3I分子的理论计算结果与实验结果的对比。第三部分:基于分子转动态选择的分子偏转理论研究,主要从理论上模拟并计算了线性分子和对称陀螺分子的在不同转动态,不同角度,不同准直下的分布情况,最终在理论上实现了在非均匀场中对分子的高度操控。
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