一、碱金属原子光谱规律的量子力学解释(论文文献综述)
董世超[1](2021)在《铷原子中电磁诱导光晶格的光传输特性研究》文中提出量子调控是基于量子物理理论知识的前沿学科,在量子信息处理、量子模拟等研究领域具有重要的科学价值。借助外场条件和技术手段对物态的量子现象进行调控,可以设计并构筑人工微结构,对建立全新的量子调控技术和量子器件小型化具有重要的意义。原子能级、原子量子调控以及原子成像机制等是构造原子水平上电子器件量子效应与调控技术的重要载体,是原子材料器件和原子尺度器件的基础和核心。原子相干效应是利用外场对原子进行量子调控,特别地,在电磁诱导透明效应中引入驻波场构建的电磁诱导光晶格,可以有效克服固体周期性结构不可调谐的问题,实现一种全光可调的周期性介电结构。该研究在量子调控器件设计与集成方面具有很好的应用价值,对发展精密测量、光子拓扑物态等研究具有重要意义。本文针对铷原子中电磁诱导光晶格的构建、调控及光传输特性进行研究,主要内容如下:1、在铷原子三能级相干系统中,利用小角度干涉光场构建一维全光可控诱导晶格,通过频率失谐、拉比频率、原子密度等参数精密调控电磁诱导光晶格特性,获得了清晰的三阶衍射图样,一阶衍射效率达到25%。2、在包含里德堡能级的V+Ξ型四能级原子系统中,实现了一种新型全光可控的电磁诱导光晶格。该光晶格相较于V型三能级电磁诱导光晶格离散衍射效率显着增强,通过控制光场的拉曼增益效应,一阶衍射效率达到32.5%。3、在阶梯型三能级相干原子系统中,使用两个正交干涉驻波光场,首次实现了全光电磁诱导方光晶格的构建。通过实验参数精密调节电磁诱导方光晶格特性,获得了清晰的7×7方形衍射阵列,实现了全光可调人工微结构的维度扩展。
娄俊方[2](2021)在《磁性超原子在碳纳米结构表面吸附的理论研究》文中认为超原子是一种具有特殊大小和组成的稳定团簇。它不仅可以模拟元素周期表中单个原子的化学性质,而且可以作为基本构建单元来构造新型功能材料。通过对团簇的尺寸、组成元素和结构的理性设计,可以获得具有新颖性质的超原子团簇,这已成为当前团簇研究的热点之一。本文采用密度泛函理论(DFT),对具有碳纳米结构的石墨炔及石墨烯表面吸附磁性超原子团簇体系的几何结构、电子结构、稳定性以及超原子团簇磁矩变化等进行了系统研究。主要研究内容如下:我们使用密度泛函理论B3LYP方法,结合6-31G(d)和赝势基组lanl2dz(对V和Cs原子),在考虑不同自旋的情况下,分别得到了VLi8、VNa8、VK8、VCs8超原子在不同碳纳米结构(石墨炔和石墨烯片段)表面的吸附构型,并且对磁性超原子团簇与石墨炔和石墨烯的相互作用,以及吸附体系的结构特点、吸附能、HOMO-LUMO能隙值、电荷转移及自旋等性质进行了系统分析。结果表明,吸附在碳纳米结构表面的超原子团簇都保持了其原本的构型,其结构框架略有增大。根据自然布居分析:磁性超原子团簇在吸附结构中失去电子,而吸附底面具有得电子效应。电荷转移相互作用不仅改变了吸附底面的电子结构,而且对部分超原子团簇具有使其磁性增强的效应。例如,Mulliken自旋分布显示,VLi8@GDY中超原子团簇VLi8的磁矩从基态的5μB增大到6.82μB。前线轨道分析显示,VLi8@GDY和VNa8@GDY吸附体系的HOMO基本集中在超原子团簇的中心V原子周围,而LUMO几乎全部来自底面GDY;而VK8@GDY和VCs8@GDY体系的前线轨道都来自于超原子团簇和底面石墨炔的共同贡献。本文研究是将超原子团簇与碳纳米结构表面结合起来,深入探究了磁性超原子组装体系的形成机制和物化特性,进一步体现了超原子的实际应用前景,并为磁性材料尤其是磁薄膜材料的理性设计提供了新思路。也希望能有效地促进新型磁性纳米材料的开发研究。
张丰艺[3](2021)在《螺旋手性共轭结构及其非线性光学性质的理论研究》文中研究指明自光学的二次谐波现象发现以来,非线性光学引起了人们的广泛研究,而今已在光通信、开关、数据存储等方面发挥着越来越重要的作用。螺旋结构广泛存在且形态多样,非平面的共轭特征对于解决材料透明性与非线性光学性质之间的矛盾在实际应用方面具有重要意义。因此,本课题围绕螺旋形共轭分子的非线性光学性质展开系统的理论研究,选取六联吡啶、螺烯以及手性碳纳米管等分子,通过密度泛函理论,一方面设计高效的非线性光学分子,另一方面探索氧化还原、溶剂效应、外加电场、手性匹配等不同条件对分子的稳定性和光电性质等的影响。单螺旋的六联吡啶(sexipy)分子中,各吡啶分子之间以单键相连,分子由于单键的旋转而使共轭部分非平面。当碱金属掺杂到螺旋的孔洞中时,分子产生了显着的径向上的电荷转移,而大的基态到激发态的偶极矩之差,使分子具有了大的一阶超极化率。对于Li掺杂的单螺旋结构Li2-sexipy,氧化还原过程可以作为高效的非线性光学开关;溶剂效应作为环境条件,对分子非线性光学性质有明显的调控作用。进一步的研究发现,不同碱金属掺杂通过影响分子内的电荷转移而造成了一阶超极化率的变化,相比于同核双金属的结构,异核双金属的掺杂方式使分子的一阶超极化率显着增大。随后,我们进一步将单螺旋的六联吡啶分子扩展为双螺旋结构。双螺旋分子由于两条链相对位置的变化,可以得到的更多样的稳定构型,并且伴随着分子一阶超极化率的锯齿状的变化趋势,以及紫外-可见吸收光谱中500 nm左右吸收的增强。不同构型稳定性的变化趋势受到掺杂碱金属的原子半径的影响,也可通过电子给受体基团如氨基和硝基与外电场的共同作用来改变。区别于联苯类的六联吡啶螺旋结构,螺烯类分子中芳环彼此以邻位稠合,表现出更强的刚性。为了探究环境因素对螺烯分子的结构和性质的影响,我们选择分子[8]cethrene及氨基和硝基修饰的hexabenzo[a,c,k,m,u,w]trinaphthylene(HBTN),分别探究分子在溶剂中以及外加电场下结构、稳定性和光学活性的变化。从理论计算的结果,我们发现在溶剂分子的不同比例下[8]cethrene对映异构体具有不同的稳定性,同时双自由基特征也受到溶剂比例的影响;而氨基和硝基修饰的HBTN,在取代基和外加电场的协同作用下产生了不同的手性特征。对螺旋形共轭体系进行更进一步的扩展,我们选择手性碳纳米管作为研究对象。为了探讨手性分子的组合方式对体系的结构和非线性光学性质的影响,我们尝试性地将丙氨酸置于手性碳纳米管中,发现不同的组合方式产生了不同大小的基态和激发态偶极矩之差,从而得到了不同大小的一阶超极化率,D型丙氨酸与右旋的碳纳米管(或L型丙氨酸与左旋的碳纳米管)组合得到更大的一阶超极化率。对于非对映异构体如(D)-Ala@(10,5)和(L)-Ala@(10,5),其差值可以通过改变碳纳米管的手性向量以及长度来实现缩放。这些结果预示了手性分子的不同组合对体系非线性光学性质的影响。
黄永义[4](2021)在《原子中电子的四个量子数》文中研究指明较详细地阐述了原子中电子的4个量子数的来源,简要介绍了原子的电子壳层结构和泡利不相容原理.
钟丽君[5](2021)在《Na85Rb和KRb分子部分电子态的完全振动能级和解析势能函数的理论研究》文中研究说明本文从理论上研究了Na85Rb和KRb分子部分电子态,该类分子由于结构简单,具有丰富的能级结构,从中可以得到分子内部自旋轨道相互作用等详细信息,因此受到了广泛的关注与研究。另外,它们还属于碱金属极性分子,具有较大的永久性电偶极矩,易被外部电场操纵,所以无论是实验还是理论上,该分子体系的光谱信息在研究冷分子散射长度、光缔合冷分子光谱、电子态跃迁光谱、碱金属原子碰撞动力学、绝热势和玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)等领域中都具有重要的意义。但是,一方面由于实验本身存在一定的局限性,例如受实验精度和噪声的影响以及激光器调谐范围的限制,测量的振动能级精确度会有所降低。另一方面,由于该类分子电子态的高激发量子态能级过于紧密,导致部分双核分子电子态的高激发态振动能级难以测得,从而只能得到部分低激发态振动能级信息。由此,孙卫国课题组便提出了一种经济有效的理论方法—变分代数能量自洽法(VAECM),对双核分子的振动能级、离解能和解析势能函数进行了深入研究。本文对部分碱金属双原子分子新的光谱和解析势能函数(Analytical Potential Energy Function,APEF)进行了理论研究。采用具有可变参数?的4阶变分代数能量自洽法(The4-terms Variation Algebraic Energy Consistent Method,VAECM(4))对碱金属双原子分子Na85Rb的41(П)电子态、KRb的23(∑)+和X1(∑)+电子态进行计算,预测出这三个电子态的完全振动能级,并对分子振动光谱常数进行全局线性约束。利用这些新改进的振动光谱常数计算势能曲线和振动力常数fn,从而得到了长程参数和解离能的精确值。本文的研究结果也为Na85Rb和KRb碱金属双原子分子的其他研究领域提供了极有价值的参考数据。本文分为四个部分,第一部分是对碱金属双核分子振-转能级的研究意义、方法和现状的介绍;第二部分详细推导了变分代数法(VAM)并加以应用;第三部分介绍变分代数能量自洽法(VAECM)以及其应用;最后一部分对全文进行了总结。
罗春润[6](2021)在《NaAs和SbNa分子高激发振转态R线系跃迁谱线的理论研究》文中研究表明碱金属双核分子因其物理化学性质的独特性和分子结构的相对简单性,是继碱金属原子光谱研究后的又一研究热点。本文基于仅需11条已知的精确实验跃迁谱线数据,便可预测出该体系高激发振转态跃迁谱线数据的差分收敛法(DCM:Difference Converging Method),研究了NaAs分子在A30+→X 21电子态以及SbNa分子A21→X21电子态(0,0)跃迁带的R线系跃迁谱线,并基于超定线性方程组原理定量的预测了计算值与真实值之间的误差。通过一系列分析和讨论,研究结果表明:(1)对于NaAs分子体系和SbNa分子体系的R线系,使用差分收敛法可以从有限的实验数据中选出带有谱线信息最多的、误差最小的11条跃迁谱线数据,根据这11条数据可以预测出NaAs分子在A30+→X 21电子态(0,0)跃迁带R线系、SbNa分子A21→X21电子态(0,0)跃迁带R线系的高激发振转态跃迁谱线数据。(2)基于超定线性方程组原理,定量分析了差分收敛法的计算值与真实值之间的误差(35)d,该计算结果也验证了使用差分收敛法预测NaAs分子体系和SbNa分子体系的R线系高激发振转态的跃迁谱线数据的精确性。(3)使用差分收敛法和超定线性方程组原理对NaAs分子体系和SbNa分子体系的R线系高激发振转态跃迁谱线的预测分析,所得数据为相关学科研究NaAs分子和SbNa分子提供了有价值的数据支持。本论文分为五个部分。第一部分阐述了研究碱金属双核分子光谱的意义、目的、研究进展和本文的研究内容;第二部分简要描述了研究双核分子跃迁谱线的理论基础和研究方法;第三部分介绍了本文使用的差分收敛法和定量分析计算误差的方法;第四部分则是应用差分收敛法研究了NaAs分子和SbNa分子部分电子态R线系的高激发振转态的跃迁谱线数据;第五部分对本论文的工作进行了总结。
杨博[7](2019)在《量子微波磁场探测与成像系统及其应用研究》文中进行了进一步梳理在自然界的金刚石中有一种由氮-空位(Nitrogen-Vacancy)形成的缺陷,这种缺陷在捕获一个自由电子以后形成的缺陷叫做(1-中心,因为带这种缺陷的金刚石呈现出红色,因此简称为NV色心。NV色心具备优良的光学特性,是一种性能优异的单光子源,在室温下有良好的电子自旋特性,因此NV色心广泛应用于量子计量、量子信息处理(QIP)和量子磁场探测与成像。本文主要研究基于金刚石NV色心的量子微波磁场探测与成像系统,探索基于金刚石NV色心磁光效应的矢量微波场重构和成像方法,并研究该系统在电磁兼容领域的应用。本文利用金刚石NV色心优异的量子光学性能,重点从提升系统的探测效率、提升系统探测灵敏度,拓展系统的探测频率,三个角度入手开展量子微波场成像系统的研究。主要研究内容如下:1、在提升系统的探测效率方面,本文探索了基于CCD相机和富含NV色心的金刚石薄膜的宽视场快速微波场成像方法。研究了基于科勒照明实现快速微波场成像的方法,采用多通道脉冲发生器同步CCD、激光开关、微波开关和微波源。采用参考帧和图像帧之间的差分测量方法,降低了测量噪声;每帧集成N个重复序列进一步提高了信噪比。本文开发了一种软件扫描微波成像方法,通过对CCD相机的图像进行逐点软件分析,绘制出每一像素点的光探测磁共振(ODMR)谱或拉比振荡(Rabi)曲线,进而通过拟合得到每个像素点对应的微波磁场的强度,进而通过全矢量微波场重构公式计算出包括振幅和相位信息在内的微波磁场矢量。该全矢量微波场重构公式由可测量到的四个NV轴上的左右圆极化微波磁场分量推导出。本文通过对一个微型螺旋天线的测量,验证了整个实验系统的正确性。2、在提升系统探测灵敏度方面,本文研究了一种高灵敏度基于幅度和频率调制技术的金刚石NV色心微波场量子测量方法。开发了一种基于调幅调频光探测磁共振技术的微波磁场探测方法和实验系统,并提出了相应的表面电流重构算法。本文制作了一种特殊的金刚石微波探针放置在微波器件或天线的表面探测微波场;该探针是将金刚石颗粒附着在光纤顶端制成的,对微波场无扰动。该系统具备很窄带宽的滤波器过滤掉大部分噪声,该方法具有较高的检测灵敏度;虽然该方法采用扫描法实现了微波场的测量和成像,但该方法大大缩短了每个扫描点的测量时间,可达到毫秒级。利用金刚石探头中不同朝向的NV色心可以测得三维矢量磁场信息。利用三维矢量磁场信息可以更准确地重构天线表面电流的分布。本文通过对分形天线进行测量,验证了实验系统的正确性。3、在拓展系统的探测频率方面,本文探索了一种高分辨率、非破坏性宽带微波场成像方法。通过研究使用富含NV色心的金刚石传感器,在静态偏置磁场的情况下实现了对微波场的非破坏性宽带宽探测。该系统的探测灵敏度可达15 MHz。空间分辨率受制于金刚石探头的尺寸和位移平台的精度,可达微米级别。该技术是基于NV色心在532 nm的绿色激光泵浦下,在偏离轴向的静态磁场偏置下,外部的AC磁场可以调控金刚石NV色心的荧光强度的特性而开发的。本系统的最小测量灵敏度可达0.1高斯,探测灵敏度主要受限于雪崩光电二极管的背景噪声。本文通过对一个圆形的平面螺旋天线进行进行测量,验证了实验系统的正确性。本文还利用该量子磁场成像系统对一款Ga As衬底MMIC低通滤波器芯片进行芯片近场成像,并就芯片成像所呈现的电磁兼容问题进行了分析。最后,本文对上述微波场成像系统的研究进行了总结,对微波场成像系统的后续研究进行了展望。
王汉睦[8](2020)在《铷原子的电磁诱导透明精密光谱及其激光稳频应用》文中研究说明光与物质相互作用的研究是原子分子物理领域的一个重要研究内容,其中一个突出的例子就是电磁诱导透明(Electromagnetically induced transparency,EIT)。在 EIT 中,弱的探测光在介质中传播的光学特性会受到强的耦合光的控制。EIT是光与物质相互作用表现出来的一种非线性效应,如介质的透射性提高、色散性增强等,在慢光、激光稳频、无反转激光、原子磁力计和精密测量等众多领域中应用广泛并受到大量的关注。在外磁场中,原子能级会发生复杂的塞曼分裂,EIT技术为研究原子的塞曼效应提供了一种精密的光谱学探测手段。此外,里德堡原子拥有大的跃迁电偶极矩而在电场测量中具有特殊的应用价值,Rydberg-EIT已经发展成为一种可行的高精度的弱射频电场测量技术。本论文采用双光子共振技术,研究了铷原子在外磁场和微波电场两种不同情况下的非线性光学特性以及高分辨率光谱。论文的主要研究内容如下:(1)研究了零磁场下铷原子D2线中的Λ型EIT光谱以及磁场下相应的EIT塞曼分裂光谱,并基于铷原子D2线中的Λ型EIT共振光谱实现了激光器的频率锁定。首先,在实验上获得了零场下的铷原子D2线的基态(5S1/2)与低激发态(5P3/2)的超精细结构能级构成的多能级体系的Λ型EIT高分辨率光谱。在此基础上,测量了铷原子在外部施加磁场方向与光传播方向平行、正交两种情况下的EIT磁场分裂谱。基于EIT色散理论和塞曼磁场相互作用哈密顿量,构建了谱线模拟模型并很好地解释了实验观测结果。最后,利用铷原子在外磁场下的高分辨率的EIT塞曼分裂谱实现了激光器的频率可调谐偏移锁定,激光器锁定之后频率具有高稳定性,并可通过调节外部施加磁场的大小改变EIT共振光谱的频率位置从而改变激光频率的锁定位置。(2)研究了零磁场下铷原子在基态5S1/2态-第一激发态5P3/2态-高里德堡态nD态梯型构型中的EIT光谱以及磁场下相应的EIT偏振光谱,并基于零场和磁场下的EIT偏振光谱的线性组合实现了一种无调制的人工PDH激光稳频技术。采用780 nm激光和480 nm激光的光学双共振泵浦效应,将铷原子从基态激发到里高德堡态,即5S1/2→5P3/2→48D5/2,获得MHz量级分辨率的里德堡EIT光谱,研究了 85Rb原子48D5/2态的梯型EIT共振光谱随探测光光强以及铷气室温度的变化。随后我们在实验上测量了不同温度和不同磁场下的85Rb原子48D5/2态的EIT的偏振光谱。最后,基于零场和磁场下的EIT偏振光谱的线性组合构造出一个人工的无调制的PDH误差锁定信号,实现了激光器的人工PDH频率锁定。相应的人工PDH激光稳频系统具有良好的频率稳定性和抗环境干扰能力,使激光频率在由于外界干扰远离中心锁定频率时依旧能够重新回到中心锁定频率位置。(3)研究了零场下铷原子在基态5S1/2态-第一激发态5P3/2态-高里德堡态nS态的梯型构型中的EIT光谱以及在微波电场下的EIT-AT光谱。首先不施加微波电场,测量零场下85Rb原子50S1/2态的梯型EIT光谱,然后研究了在不同强度的微波电场下的EIT-AT光谱。EIT-AT光谱的劈裂是由于里德堡态与微波电场之间相互作用而导致的AT效应(Aulter-Towns effect)。相应的EIT-AT光谱的两个峰的劈裂间隔与施加的电场强度成正比。最后利用85Rb原子里德堡态EIT系统作为原子天线实现对空间中的射频电信号的探测以及信号的传输。
杨镇[9](2020)在《双光子泵浦碱金属蓝光激光研究》文中认为蓝光激光在水下激光通讯、荧光激发及高密度信息存储等领域具有良好的应用前景。在目前存在的几种产生蓝光激光的方法中,采用双光子激发及四波混频原理可以实现由泵浦光到蓝光激光的直接转化,近年来开始受到国内外学者关注。本论文研究内容分为两个部分。首先,在对铷原子52S1/2→72S1/2的双光子激发(TPE)及四波混频效应(FWM)的研究中,发现在共振位置附近存在着显着高于经验值的宽谱共振情况,据此现象首次分析并提出了双光子共振增强下的超拉曼效应(HRE)对铷高能级体系的可能影响,并给出了激发态上能级为72S1/2时得到的420.3nm及421.7nm两种四波混频激光输出及其强度调控情况。然后,在对铷原子52S1/2→62D3/2及52S1/2→62D5/2的研究中,发现在荧光信号中存在着波长显着长于泵浦激光波长的部分,据此现象首次分析并提出了 Energy-pooling效应对铷高能级体系的可能影响;同时,在体系温度为1 85℃时,首次观测到了 62D5/2→62P1/2这一反常跃迁现象,进一步证实了双光子共振增强下的超拉曼效应(HRE)对铷高能级体系的可能影响;此外,本实验还首次实现了 358.7nm、359.1nm、420.3nm及421.7nm的蓝光及紫外激光输出并对其强度进行了调控。
李睿[10](2020)在《6Li原子D线跃迁的精密测量》文中研究指明原子分子的精密光谱在人类探索自然的过程扮演着核心的角色,特别是自激光器诞生以来,原子分子频率跃迁的测量的精度得到了极大的提高。每一次光谱频率分辨率的提高都带来人类认识的新革命,导致了一系列重大的发现:比如精细和超精细分裂、Stark效应、Zeeman分裂和精细常数的时间变化等。在这一系列重要的科学和技术的进步中,能级结构简单原子的高精度谱线测量在基本常数标定、奇异核结构测量和量子电动力学修正等领域有至关重要的作用。最近高精度的锂原子激光光谱不论是在理论还是实验领域都引起了科学界的极大的关注,锂原子的能级结构比较简单,其外层只有三个电子,从第一性原理出发可以得到锂原子的诸多特性。例如,结合量子电动力学修正的Hylleraas变分算法,可以精确预估跃迁频率、同位素位移和精细结构间隔等。实验上通过测量锂原子的精密跃迁光谱,可以对现有的理论模型进行检验。目前Li原子的能级在理论上已经完成了mα7阶QED修正计算,但是现有的两套理论体系在计算结果上有着微小的差异,并且理论计算与实验结果也存在出入,所以实验上还需要一套高精度的测量系统来修正理论计算,从而验证QED理论的正确性以及普适性。许多实验测量了6Li和7Li中性原子的精细和超精细频率分裂和同位素位移,然而当前的实验数据和理论计算有着较大的分歧,并且这些测量也存在着许多不一致,尤其体现在锂原子的D1和D2线的同位素测量中。先前几乎所有的实验都是在热原子或原子束中进行的,其导致的频移以及其他不确定因素制约了测量精度的进一步提高。尽管使用冷原子可以提高测量的精度,但锂原子是可以被激光冷却的最轻的金属,反冲动量大,对冷却带来一定的困难。本论文主要研究在6Li冷原子中D线跃迁频率的精密测量,我们在实验上采用D1线亚多普勒冷却机制,使原子温度低于多普勒冷却极限;发展了光子散粒噪声极限的差频探测手段;精确调控冷原子数的波动和光学密度;结合光学频率梳、氢钟,精确测量了6Li冷原子中光谱跃迁频率,精度比目前报道最精确的NIST测量精度提高近一个数量级。具体研究内容有:1.首先通过自主搭建的冷锂原子平台,实现了锂原子的激光冷却与俘获;采用灰色黏胶冷却技术将原子团温度降低到50μK,远低于多普勒冷却极限温度,并且此过程的冷却效率达到50%以上,保留了大量的原子。2.通过同向双光子拉曼光谱技术测量了冷原子区域的背景磁场,通过调整补偿线圈的电流大小将背景磁场抑制到0.8μT,从而为跃迁谱线精密测量提供了良好的磁场环境。3.在已有的冷原子系统中引入亚自然线宽谱线测量技术,通过延时相干测量的方式首次在冷原子中获得了亚自然线宽的原子谱线。理论上通过调节延时时间可以获得MHz线宽以下的谱线信号,但是受限于采集效率、其余展宽因素、谱线幅度降低的影响,在保持可观信噪比的条件下获得了线宽为3.5 MHz的D1线跃迁谱线信号。将此技术应用在D2线跃迁,获得了部分可分辨的D2线跃迁谱线,通过提高采集效率、进一步抑制其余展宽、提高谱线信号的信噪比,有望对不可分辨的D2线跃迁谱线间隔进行实验上的测量。4.在冷原子中测量了6Li原子D线跃迁的绝对频率。结合光学频率梳、氢钟和GPS等,构建了链接国际单位秒的频率链系统,并将光梳中超稳腔的频率稳定性传递到探测激光上。实验中发展了差拍探测的方法,通过拍频的方式将弱的探测光进行光放大,提高了吸收谱线的信噪比,并且整个测量过程在接近光子散粒噪声极限下完成。采用对打探针光和正反扫描相结合的方式降低谱线测量过程中由于测量带来的误差,同时结合光功率外推测量方式获得了趋于零光功率密度下的绝对频率的测量,从而获得准确度更好的结果。最终在6Li冷原子体系内实现了 6Li原子D1线和D2线跃迁谱线绝对频率的测量。相比于之前最好精度的实验,本次实验在测量精度上提高了一个数量级,其中D1线跃迁绝对频率不确定度达到了1kHz以下。目前进行6Li和7Li高精度同位素偏移实验的测量,可在更高的精度上验证基本物理规律,有望对QED和相对论理论进行更高阶的修正,甚至可能发现超越标准模型的新物理。
二、碱金属原子光谱规律的量子力学解释(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、碱金属原子光谱规律的量子力学解释(论文提纲范文)
(1)铷原子中电磁诱导光晶格的光传输特性研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 原子介质中的量子相干效应 |
1.2.1 电磁诱导透明 |
1.2.2 四波混频 |
1.3 国内外研究进展 |
1.4 本文的主要研究内容 |
第二章 电磁诱导光晶格的理论及实验基础 |
2.1 光晶格理论基础 |
2.1.1 非线性三阶极化率 |
2.1.2 电磁诱导透明吸收色散特性 |
2.2 精密温控原子蒸汽气池 |
2.2.1 温控原子蒸汽气池结构 |
2.2.2 温度控制与反馈 |
2.3 激光频率锁定 |
2.3.1 无原子直接吸收线激光频率锁定 |
2.3.2 频率锁定结果及分析 |
2.4 本章小结 |
第三章 多能级电磁诱导光晶格的光传输特性研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验装置与理论模型 |
3.2.1 实验装置 |
3.2.2 V+Ξ能级下的理论模型 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 原子密度对光传输特性影响 |
3.3.2 拉比频率与衍射增强率 |
3.4 本章小结 |
第四章 电磁诱导方光晶格的光传输特性研究 |
4.1 引言 |
4.2 理论模型与实验装置 |
4.2.1 实验装置 |
4.2.2 电磁诱导方光晶格理论模型 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 耦合光功率对光传输特性影响 |
4.3.2 双光子失谐对晶格衍射影响 |
4.4 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
参考文献 |
研究成果 |
致谢 |
个人情况及联系方式 |
(2)磁性超原子在碳纳米结构表面吸附的理论研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 引言 |
1.1 团簇的概念 |
1.2 团簇的稳定结构与幻数团簇 |
1.3 超原子概念及发展 |
1.4 磁性超原子 |
1.5 团簇的表面吸附 |
1.6 碳纳米结构 |
1.6.1 石墨烯 |
1.6.2 石墨炔 |
1.7 碳纳米结构支撑团簇 |
1.8 本文研究内容 |
第2章 理论基础和计算方法 |
2.1 分子轨道理论 |
2.1.1 闭壳层分子的HFR方程 |
2.1.2 开壳层分子的HFR方程 |
2.2 电子相关问题 |
2.3 密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT) |
2.4 基组的选择 |
2.5 基组重叠误差(BSSE) |
第3章 磁性超原子在碳纳米结构表面吸附的理论研究 |
3.1 引言 |
3.2 计算方法 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 基底和磁性超原子团簇的几何结构 |
3.3.2 吸附体系的结构和稳定性 |
3.3.3 电子性质和电荷转移分析 |
3.3.4 吸附体系的磁矩分析 |
3.3.5 吸附体系的态密度分析 |
3.4 结论 |
参考文献 |
致谢 |
(3)螺旋手性共轭结构及其非线性光学性质的理论研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 非线性光学 |
1.1.1 非线性光学基本原理 |
1.1.2 非线性光学材料设计 |
1.2 非线性光学材料发展现状 |
1.2.1 无机非线性光学材料 |
1.2.2 有机非线性光学材料 |
1.2.3 金属有机配合物非线性光学材料 |
1.2.4 高分子聚合物非线性光学材料 |
1.2.5 其他非线性光学材料 |
1.3 螺旋形结构 |
1.3.1 螺旋形共轭的结构特征 |
1.3.2 螺旋形共轭结构的应用 |
1.4 本文主要研究内容 |
第2章 理论方法 |
2.1 量子力学理论基础 |
2.2 量子化学计算方法 |
2.2.1 从头算方法 |
2.2.2 密度泛函理论 |
2.3 基组 |
2.4 分子(超)极化率的计算 |
第3章 碱金属掺杂的六联吡啶单螺旋结构的非线性光学性质 |
3.1 引言 |
3.2 计算细节 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 锂掺杂的螺旋结构 |
3.3.2 氧化还原对结构非线性光学性质的调控 |
3.3.3 溶剂效应对结构非线性光学性质的调控 |
3.3.4 不同碱金属对结构非线性光学性质的影响 |
3.4 结论 |
第4章 六联吡啶双螺旋结构的构型和非线性光学性质 |
4.1 引言 |
4.2 计算细节 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 从单螺旋到双螺旋 |
4.3.2 不同构型双螺旋分子的锂掺杂 |
4.3.3 不同碱金属掺杂对双螺旋结构稳定性及光学性质的影响 |
4.3.4 外加电场对双螺旋结构稳定性的影响 |
4.4 结论 |
第5章 螺烯型分子的结构及光学活性受不同环境条件的影响 |
5.1 引言 |
5.2 计算细节 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 溶剂分子对螺烯结构和稳定性的影响 |
5.3.2 外加电场对螺烯手性的影响 |
5.4 结论 |
第6章 手性分子匹配对体系非线性光学性质的影响 |
6.1 引言 |
6.2 计算细节 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 手性分子的组合方式对体系非线性光学性质的影响 |
6.3.2 碳纳米管手性对手性匹配效果的影响 |
6.3.3 碳纳米管长度对手性相互作用效果的影响 |
6.4 结论 |
第7章 总结与展望 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间发表论文情况 |
(4)原子中电子的四个量子数(论文提纲范文)
1 4个量子数 |
2 4个量子数的应用-原子的电子壳层结构 |
3 4个量子数的应用——泡利不相容原理 |
4 小结 |
(5)Na85Rb和KRb分子部分电子态的完全振动能级和解析势能函数的理论研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 引言 |
1.1 分子光谱的研究意义 |
1.2 分子光谱的研究背景 |
1.3 本文的研究目的 |
1.4 本文的研究内容 |
2 研究双核分子光谱的理论基础和方法 |
2.1 研究双核分子光谱的理论基础 |
2.1.1 玻恩-奥本海默近似 |
2.1.2 双核分子的电子态 |
2.1.3 振-转能级的微扰理论 |
2.2 研究双核分子光谱的实验方法 |
2.2.1 激光诱导荧光光谱技术(LIF) |
2.2.2 光声光谱技术(PAS) |
2.2.3 光腔衰荡光谱技术(CRDS) |
2.3 研究双核分子光谱的理论方法 |
2.3.1 量子力学从头计算方法 |
2.3.2 研究双核分子振动能谱的几种物理模型 |
2.3.3 解析经验势方法 |
3 变分代数法(VAM)及应用 |
3.1 变分代数法(VAM)的理论解释 |
3.2 VAM变分代数法在碱金属双原子分子中的具体应用 |
4 变分代数能量自洽法(VAECM)及应用 |
4.1 变分代数能量自洽法(VAECM)的理论解释 |
4.2 变分代数能量自洽法(VAECM)在碱金属双原子分子中的应用 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果 |
致谢 |
(6)NaAs和SbNa分子高激发振转态R线系跃迁谱线的理论研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 引言 |
1.1 研究的意义 |
1.2 研究的进展 |
1.3 研究的目的 |
1.4 研究的内容 |
2 研究双核分子光谱的理论基础和方法 |
2.1 研究双核分子光谱的理论基础 |
2.1.1 计算的三个基本近似 |
2.1.2 双核分子的振转光谱 |
2.1.3 双核分子状态的表示和跃迁规则 |
2.2 研究双核分子光谱的实验方法 |
2.2.1 光外差速度调制激光光谱技术(OH-VMS) |
2.2.2 噪声免疫腔增强光外差分子光谱技术(NICE-OHMS) |
2.2.3 激光诱导击穿光谱技术(LIBS) |
2.3 研究双核分子光谱的理论方法 |
2.3.1 第一性原理(First principles) |
2.3.2 密度泛函理论(DFT) |
3 研究双核分子跃迁谱线的方法 |
3.1 差分收敛法(DCM) |
3.2 物理判据 |
3.3 误差预测 |
4 差分收敛法的应用 |
4.1 差分收敛法在NaAs分子体系中的应用 |
4.2 差分收敛法在SbNa分子体系中的应用 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果 |
致谢 |
(7)量子微波磁场探测与成像系统及其应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
专用术语注释表 |
第一章 绪论 |
1.1 量子磁场探测与成像技术 |
1.1.1 量子磁场探测与成像技术研究现状 |
1.1.2 金刚石NV色心量子磁场探测技术的研究热点 |
1.2 量子微波磁场探测技术的应用 |
1.2.1 电磁兼容与近场测量 |
1.2.2 芯片级电磁兼容测试 |
1.2.3 近场测试技术的挑战 |
1.3 论文的研究内容与安排 |
第二章 金刚石中NV色心的研究基础 |
2.1 金刚石NV色心的物理性质 |
2.1.1 电子轨道和能级结构 |
2.1.2 吸收和荧光谱 |
2.1.3 电子自旋与光量子纠缠 |
2.1.4 塞曼分裂和ODMR谱 |
2.1.5 DC磁场探测及灵敏度分析 |
2.2 动态自旋与微波场探测 |
2.2.1 脉冲ODMR测量技术 |
2.2.2 Rabi振荡测量技术 |
2.2.3 Ramsey干涉测量法 |
2.2.4 自旋Hahn回声测量技术 |
2.3 金刚石NV色心的制备 |
2.3.1 辐照方法制备NV色心 |
2.3.2 表面刻蚀工艺制作金刚石NV色心探头 |
2.4 本章小结 |
第三章 基于CCD的非破环性量子磁场成像系统 |
3.1 基于CCD的非破环性量子磁场成像系统架构 |
3.1.1 科勒照明技术与共聚焦技术 |
3.1.2 CCD量子磁场成像系统架构 |
3.1.3 激光和微波泵浦 |
3.1.4 微波场重构算法 |
3.2 实验建立与数据 |
3.2.1 ODMR微波场强度校准实验 |
3.2.2 Rabi振荡与Ramsey振荡实验 |
3.2.3 对螺旋天线的微波场成像实验 |
3.3 系统性能分析 |
3.3.1 灵敏度分析 |
3.3.2 系统成像效率与空间分辨率分析 |
3.3.3 分析结论 |
3.4 本章小结 |
第四章 基于AM/FM脉冲调制方法的量子磁场成像系统 |
4.1 高灵敏度AM/FM脉冲调制量子磁场成像系统 |
4.1.1 虚拟仪器平台的设计 |
4.2 高灵敏度量子磁场成像方法 |
4.2.1 基于AM/FM脉冲调制的光探测磁共振技术 |
4.2.2 源场与表面电流重构算法 |
4.3 实验结果 |
4.4 系统性能分析 |
4.4.1 灵敏度分析 |
4.4.2 系统成像效率与空间分辨率分析 |
4.4.3 分析结论 |
4.5 本章小结 |
第五章 中低频量子磁场成像系统及其在芯片领域的应用 |
5.1 自旋混合与中低频磁场测量 |
5.1.1 GSLAC自旋混合效应 |
5.1.2 偏NV轴磁场偏置的自旋混合与全光磁场成像 |
5.2 中低频量子磁场成像系统实现及实验 |
5.2.1 成像系统和方法 |
5.2.2 实验结果 |
5.2.3 结果分析 |
5.3 量子磁场测量在芯片电磁兼容领域的应用研究 |
5.3.1 系统架构 |
5.3.2 芯片表面微波场成像及电磁兼容问题分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 研究内容总结 |
6.2 研究方向展望 |
参考文献 |
附录1 攻读博士学位期间撰写的论文 |
附录2 攻读博士学位期间申请的专利 |
附录3 攻读博士学位期间参加的科研项目 |
致谢 |
(8)铷原子的电磁诱导透明精密光谱及其激光稳频应用(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 电磁诱导透明的原理及光学特性 |
1.3 电磁诱导透明的应用 |
1.4 主要结构和研究内容 |
第2章 实验装置 |
2.1 激光器 |
2.2 铷气室 |
2.3 磁铁及螺线管 |
2.4 饱和吸收谱稳频技术 |
2.5 PDH稳频技术 |
2.5.1 法布里-珀罗腔的光学特性 |
2.5.2 PDH稳频技术的基本原理 |
2.5.3 PDH激光稳频装置 |
2.6 本章小结 |
第3章 铷原子D2线EIT精密光谱 |
3.1 研究背景 |
3.2 实验构型 |
3.3 理论方法 |
3.4 结果与讨论 |
3.4.1 零磁场下D_2线EIT光谱 |
3.4.2 磁场下D_2线EIT光谱 |
3.5 本章小结 |
第4章 基于铷原子D2线EIT的激光稳频 |
4.1 研究背景 |
4.2 实验构型 |
4.3 结果与讨论 |
4.4 本章小结 |
第5章 铷原子nD里德堡态EIT精密光谱 |
5.1 研究背景 |
5.2 实验构型 |
5.3 结果与讨论 |
5.4 本章小结 |
第6章 基于铷原子nD里德堡态EIT的激光稳频 |
6.1 研究背景 |
6.2 实验构型 |
6.3 结果与讨论 |
6.4 本章小结 |
第7章 铷原子nS里德堡态EIT精密光谱 |
7.1 研究背景 |
7.2 实验构型 |
7.3 结果与讨论 |
7.4 本章小结 |
第8章 总结与展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介与在学期间发表的学术论文与研究成果 |
(9)双光子泵浦碱金属蓝光激光研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 蓝光激光的典型应用 |
1.3 相关理论及研究现状 |
1.3.1 二极管泵浦碱金属蒸气激光器 |
1.3.2 双光子泵浦碱金属蓝光激光器 |
1.4 本文主要研究内容 |
第二章 双光子泵浦铷原子基本理论 |
2.1 铷原子基本性质 |
2.1.1 简介 |
2.1.2 物理性质 |
2.1.3 化学性质 |
2.2 非线性光学现象及三阶极化率 |
2.3 四波混频效应及双光子激发 |
2.4 超拉曼效应 |
第三章 7S能级双光子泵浦碱金属蓝光激光实验 |
3.1 能级分析及实验装置 |
3.2 结果与讨论 |
3.2.1 7S能级的最佳共振位置 |
3.2.2 7S能级与5D能级的比较 |
3.3 本章小结 |
第四章 6D能级双光子泵浦碱金属蓝紫光出光研究 |
4.1 能级分析及实验装置 |
4.2 共振位置确定 |
4.3 荧光信号测量 |
4.3.1 谱线测量及标定 |
4.3.2 跃迁机理分析 |
4.3.3 Energy-pooling过程 |
4.4 四波混频信号测量 |
4.5 FWM峰强度随泵浦光波长变化 |
4.6 FWM峰强度随泵浦光强变化 |
4.7 FWM峰强度随体系温度变化 |
4.8 420nm及421nm FWM峰强度比较 |
4.9 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
5.1 本文研究工作总结 |
5.2 下一步工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
(10)6Li原子D线跃迁的精密测量(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 少体中的QED理论检验 |
1.3 锂原子精密测量概述 |
1.3.1 冷锂原子中的原子干涉 |
1.3.2 锂原子光谱测量 |
1.4 本文工作简介 |
第二章 实验系统 |
2.1 超高真空系统 |
2.1.1 原子加热炉的设计 |
2.1.2 塞曼减速器的设计 |
2.1.3 真空主腔体的设计 |
2.1.4 钛泵和离子泵 |
2.2 梯度磁场的设计及测试 |
2.3 补偿磁场的设计 |
2.4 自制671nm激光器 |
2.4.1 外腔反馈半导体激光器(ECDL) |
2.4.2 LD与光栅 |
2.4.3 机械结构及组装 |
2.4.4 激光器的调节与结果 |
2.4.5 激光器的光功率放大 |
2.5 激光器的稳频系统 |
2.6 本章小结 |
第三章 锂原子磁光阱俘获及其亚多普勒冷却 |
3.1 锂原子的性质 |
3.2 锂原子磁光阱的俘获 |
3.2.1 激光冷却原子简介 |
3.2.2 锂原子饱和吸收谱的研究 |
3.2.3 ~6Li原子冷却光路的设计 |
3.2.4 磁光阱调试 |
3.3 亚多普勒冷却 |
3.3.1 亚多普勒冷却发展史简介 |
3.3.2 灰质黏胶冷却原理 |
3.3.3 灰质黏胶在 ~6Li原子中的应用 |
3.3.4 灰质黏胶冷却的条件和冷却结果 |
3.4 本章小结 |
第四章 ~6Li亚自然线宽谱线的研究 |
4.1 原子团处磁场的探测 |
4.2 延时相干技术原理 |
4.3 实验方法 |
4.4 实验结果与分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 ~6Li D线跃迁绝对频率的测量 |
5.1 光学频率梳的应用 |
5.1.1 氢钟绝对漂移的校准 |
5.1.2 实验频率链的搭建及锁定 |
5.2 实验探测装置及谱线分析 |
5.2.1 原子损耗模型 |
5.2.2 吸收信号获取 |
5.2.3 吸收信号的分析 |
5.2.4 探测光光功率对谱线频率测量的影响 |
5.3 系统稳定性分析 |
5.3.1 参考频率 |
5.3.2 一阶多普勒不确定度 |
5.3.3 探测光强带来的不确定度 |
5.3.4 局域场效应和不确定度 |
5.3.5 超精细结构系数的不确定性 |
5.3.6 剩余磁场带来的偏移 |
5.4 测量结果及分析 |
5.5 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 研究工作总结 |
6.2 进一步的工作展望 |
参考文献 |
发表文章目录 |
致谢 |
四、碱金属原子光谱规律的量子力学解释(论文参考文献)
- [1]铷原子中电磁诱导光晶格的光传输特性研究[D]. 董世超. 山西大学, 2021(12)
- [2]磁性超原子在碳纳米结构表面吸附的理论研究[D]. 娄俊方. 吉林大学, 2021(01)
- [3]螺旋手性共轭结构及其非线性光学性质的理论研究[D]. 张丰艺. 东北师范大学, 2021(09)
- [4]原子中电子的四个量子数[J]. 黄永义. 大学物理, 2021(05)
- [5]Na85Rb和KRb分子部分电子态的完全振动能级和解析势能函数的理论研究[D]. 钟丽君. 西华大学, 2021(02)
- [6]NaAs和SbNa分子高激发振转态R线系跃迁谱线的理论研究[D]. 罗春润. 西华大学, 2021(02)
- [7]量子微波磁场探测与成像系统及其应用研究[D]. 杨博. 南京邮电大学, 2019(03)
- [8]铷原子的电磁诱导透明精密光谱及其激光稳频应用[D]. 王汉睦. 中国科学院大学(中国科学院精密测量科学与技术创新研究院), 2020(01)
- [9]双光子泵浦碱金属蓝光激光研究[D]. 杨镇. 北京邮电大学, 2020(05)
- [10]6Li原子D线跃迁的精密测量[D]. 李睿. 华东师范大学, 2020(10)
标签:原子论文; 量子论文; 原子光谱论文; 原子吸收光谱法论文; 原子结构模型发展论文;