線偏振激光場(chǎng)中原子的多光子電離的光電子角分布研究詳解演示文稿

線偏振激光場(chǎng)中原子的多光子電離的光電子角分布研究詳解演示文稿第一頁，共二十頁。（優(yōu)選）線偏振激光場(chǎng)中原子的多光子電離的光電子角分布研究第二頁，共二十頁。光電子角分布的處理方法GAC理論框架：1）Volkov態(tài)描述自由電子在量子化的激光場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)2）以量子化的Volkov態(tài)為中間態(tài)將電力描述為兩個(gè)過程：激發(fā)過程和出場(chǎng)過程3）每個(gè)過程滿足能量、動(dòng)量守恒利用復(fù)合相位Bessel函數(shù)表征光電子的躍遷幾率振幅，將光電子的角分布與復(fù)合相位Bessel函數(shù)直接聯(lián)系起來第三頁，共二十頁。研究結(jié)果復(fù)合相位Bessel函數(shù)的性質(zhì)能夠表征光電子角分布的主要特點(diǎn)及其隨激光強(qiáng)度、頻率以及光電子能量的演化。該理論證實(shí)了實(shí)驗(yàn)上已經(jīng)觀測(cè)到的各種光電子角分布，預(yù)言了實(shí)驗(yàn)上尚未觀測(cè)到的光電子角分布，確立了光電子角分布的標(biāo)度定律這篇文獻(xiàn)主要介紹強(qiáng)激光場(chǎng)中原子的多光子電離研究中有關(guān)光電子角分布的若干重要實(shí)驗(yàn)觀測(cè)及采用非微擾量子電動(dòng)力學(xué)對(duì)這些現(xiàn)象的處理。第四頁，共二十頁。ContentsGAC理論對(duì)光電子電離的處理1光電子角分布的噴射結(jié)構(gòu)2光電子角分布的標(biāo)度定律3結(jié)論與討論4第五頁，共二十頁。GAC理論對(duì)光電子電離的處理GAC理論用如下躍遷矩陣來描述多光子電離過程（1）

其中，是電子與光場(chǎng)分離的平面波態(tài)，是束縛電子本征態(tài)，分別為相互作用前后激光場(chǎng)中的光子數(shù)；所有滿足能量守恒的Volkov態(tài)為中間態(tài)，庫(kù)侖勢(shì)的作用只體現(xiàn)在束縛電子的初態(tài)上。第六頁，共二十頁。GAC理論成功的解釋了強(qiáng)光場(chǎng)中半過程的KD效應(yīng)光電子角分布的大角度分裂在光電子的出場(chǎng)過程中產(chǎn)生，受激光場(chǎng)的有質(zhì)動(dòng)力勢(shì)的散射而形成分裂角度的大小決定于光電子的動(dòng)量和激光場(chǎng)有質(zhì)動(dòng)力動(dòng)量的比值（相同強(qiáng)度的激光場(chǎng)中，低能量的光電子角分布的分裂角度較?。幌嗤芰康墓怆娮?，低強(qiáng)度的激光場(chǎng)中產(chǎn)生較大的分裂角）半過程指電子只有出場(chǎng)過程而無入場(chǎng)過程理論與實(shí)驗(yàn)很好的吻合，檢驗(yàn)了理論的正確性，而且GAC理論是經(jīng)過嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo)得出的，與其他強(qiáng)場(chǎng)理論相比，具有更大的影響力第七頁，共二十頁。復(fù)合相位Bessel函數(shù)在單模激光場(chǎng)中，原子的電離伴隨著自發(fā)輻射，對(duì)于確定能量的光電子（即某一光電子峰），其產(chǎn)生速率可以表示為其中為光電子的微分立體角；是光電子的動(dòng)量，它們滿足能量守恒關(guān)系其中是電離過程中吸收的光子數(shù)，是激光場(chǎng)的優(yōu)勢(shì)動(dòng)力能，是靶原子的電離勢(shì)；（2）（3）第八頁，共二十頁。上述公式中，采用了一種帶相位的Bessel函數(shù)，它通過普通的第一類Bessel函數(shù)定義：該函數(shù)對(duì)復(fù)變量操作非常方便。線偏振激光場(chǎng)中位相Bessel函數(shù)與普通Bessel函數(shù)相同。借助相位Bessel函數(shù)，定義如下復(fù)合位相Bessel函數(shù)為（4）（5）（6）其中，（7）第九頁，共二十頁。研究發(fā)現(xiàn),電離過程中起主導(dǎo)作用的是(4)式中第一個(gè)復(fù)合相位Bessel函數(shù),它的階j表示電離過程中電子吸收的光子數(shù),其自變量由光電子的動(dòng)量和激光的強(qiáng)度、頻率等共同決定.復(fù)合相位Bessel函數(shù)值的變化,決定了光電子角分布的主要特征及其演化.第十頁，共二十頁。光電子角分布的噴射結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)顯示，除了沿著激光偏振方向的主枝結(jié)構(gòu)之外，光電子的角分布具有許多微結(jié)構(gòu)。隨著激光強(qiáng)度、頻率以及光電子能量的不同，主枝結(jié)構(gòu)、噴射結(jié)構(gòu)的大小、數(shù)目都會(huì)發(fā)生變化重要實(shí)驗(yàn)觀測(cè)：1)Richle等人觀測(cè)到雙光子過程的光電子角分布,當(dāng)激光強(qiáng)度的增加時(shí),噴射結(jié)構(gòu)漸漸增大,最后主枝結(jié)構(gòu)消失,光電子的角分布呈現(xiàn)出由展寬了的噴射結(jié)構(gòu)所形成的一鐘型分布2)Nandor等人觀測(cè)到,對(duì)一組連續(xù)的ATI峰,多吸收一個(gè)光子,其光電子角分布中的噴射結(jié)構(gòu)數(shù)也增加一個(gè)第十一頁，共二十頁。GAC理論計(jì)算結(jié)果計(jì)算結(jié)果表明：1）光電子的角分布具有沿著激光偏振方向的主枝結(jié)構(gòu),還有從主枝結(jié)構(gòu)腰部伸出的噴射結(jié)構(gòu)2）隨激光強(qiáng)度、頻率以及光電子能量的不同,主枝結(jié)構(gòu)可能分裂、消失,噴射結(jié)構(gòu)的數(shù)目以及大小都會(huì)有明顯的變化3）噴射結(jié)構(gòu)可能會(huì)大于主枝結(jié)構(gòu)而成為光電子角分布的主要部分第十二頁，共二十頁。研究發(fā)現(xiàn),在多光子電離過程中,電子的躍遷幾率幅可由復(fù)合相位Bessel函數(shù)來描述。復(fù)合相位Bessel函數(shù)的值隨自變量Z的增加而振蕩地增加,從而形成一系列的極值點(diǎn);對(duì)應(yīng)于最大值Zmax附近的復(fù)合相位Bessel函數(shù)的值形成了光電子角分布的主枝結(jié)構(gòu),其它的的極值點(diǎn)附近的復(fù)合相位Bessel函數(shù)的值形成光電子角分布的噴射結(jié)構(gòu);第十三頁，共二十頁。如果小于其臨近變量對(duì)應(yīng)的復(fù)合相位Bessel函數(shù)的值,則光電子角分布的主枝結(jié)構(gòu)出現(xiàn)分裂;如果,則主枝結(jié)構(gòu)消失.復(fù)合相位Bessel函數(shù)的振蕩特點(diǎn)由其階j和第二個(gè)自變量決定.下面以雙光子過程為例,建立光電子的角分布與復(fù)合位相Bessel函數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系.第十四頁，共二十頁。雙光子過程躍遷幾率幅由二階復(fù)合位相Bessel函數(shù)決定，函數(shù)的值隨著自變量Z的變化的振蕩形成了光電子角分布的噴射結(jié)構(gòu)。自變量Z隨激光強(qiáng)度的增加以及激光頻率的減小而減小,從而導(dǎo)致了激光強(qiáng)度增加時(shí)主枝結(jié)構(gòu)消失（8）第十五頁，共二十頁。第十六頁，共二十頁。光電子角分布的噴射結(jié)構(gòu)數(shù)目與復(fù)合相位Bessel函數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系理論對(duì)應(yīng)關(guān)系一個(gè)極值點(diǎn)形成光電子角分布一側(cè)的兩個(gè)噴射結(jié)構(gòu)吸收偶數(shù)個(gè)光子電離的光電子，其角分布必有重心噴射結(jié)構(gòu)；吸收奇數(shù)個(gè)光子電離的光電子，其角分布必?zé)o重心噴射結(jié)構(gòu)；與實(shí)驗(yàn)觀測(cè)一致結(jié)論：光電子角分布一側(cè)的噴射結(jié)構(gòu)的數(shù)目,等于自變量最大值范圍內(nèi)復(fù)合相位Bessel函數(shù)的極值數(shù)目的兩倍.第十七頁，共二十頁。光電子角分布的噴射機(jī)構(gòu)隨光電子能量的變化根據(jù)公式（3）光電子的能量由其從光場(chǎng)中吸收的能量決定,用其電離過程中電子吸收的光子數(shù)目j來表示光電子能量的變化影響兩個(gè)方面：1）一是復(fù)合位相Bessel函數(shù)的階數(shù),這將決定光電子角分布有無中心噴射結(jié)構(gòu);2）自變量Z的最大值的大小,這將決定噴射結(jié)構(gòu)的數(shù)目和大小.第十八頁，共二十頁。當(dāng)多吸收一個(gè)光子時(shí),復(fù)合位相Bessel函數(shù)的自變量的最大值增加,所覆蓋的復(fù)合位相Bessel函數(shù)的值的振蕩增多,相應(yīng)地噴射結(jié)構(gòu)的數(shù)目增加;同時(shí)中心噴射結(jié)構(gòu)從有到無或者由無到有,光電子角分布一側(cè)的噴射結(jié)構(gòu)數(shù)目在奇偶數(shù)之間轉(zhuǎn)化.噴射結(jié)構(gòu)數(shù)目的增加必然是奇數(shù)個(gè):它可以是一個(gè),就如Nandor等人觀測(cè)到的;也可以是三個(gè)或者其他奇數(shù)個(gè),就如在氫原子的多光子電離角分布中發(fā)現(xiàn)的第十九頁，共二十頁。光電子角分布的標(biāo)度定律光電子角分布Bessel函數(shù)