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Zn~（27+）离子1s~2ns和1s~2np态能级结构与偶极跃迁的理论研究

作　者: 沙雷
导　师: 王治文
学　校: 辽宁师范大学
专　业: 原子与分子物理
关键词: Zn27+离子 能级结构 精细结构劈裂 量子数亏损 振子强度
分类号: O562.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


关于Zn27+的能级结构暂无实验数据,现有的理论数据也少之又少,这就更显本文理论研究的意义。本文简述了高荷电离子、高激发态原子的特征和的相关性质,并介绍了实验上常用的仪器及方法。采用全实加关联方法,计算了类锂体系Zn27+离子1s2ns态和1s2np态（2≤n≤9）非相对论总能量;将相对论效应（其中包括Darwin项,电子动能的相对论修正,轨道-轨道相互作用以及电子-电子接触项）和质量极化效应作为一阶微扰,计算了他们对体系能量的一阶修正;在类氢近似下估算了对能量的高阶相对论修正;并利用有效核电荷数的方法计算了量子电动力学（QED）效应对能量的贡献。选取裸核为能量零点,得到了类锂体系Zn27+离子1s2ns和1s2np态（2≤n≤9）各态的能量,计算各态的电离能,激发能;并依据跃迁选择定则,计算了可能存在跃迁的跃迁能,计算了相应跃迁的波长,并画出了格罗春图。计算体系非相论能量时确定了波函数,在此基础上计算自旋-轨道相互作用和自选-其他轨道相互作用算符的期待值得到了精细结构劈裂;还计算了QED效应以及高阶相对论效应对精细结构劈裂的贡献。在得到各激发态能量的基础上,以单通道量子亏损理论为依据,分别计算了这两个Rydberg系列中各态的量子数亏损;并根据已算出的量子数亏损,得到了该Rydberg系列中对任意高激发态能量的理论预言公式。根据得到的波函数和非相对论能量值,本文还计算了类锂Zn27+离子在三种规范下（长度、速度和加速度）的各种可能的吸收谱偶极跃迁的振子强度。并将其由较低能域拓展到从高激发态到连续态的整个能域,实现了从任意给定初态到相应Rydberg系列中所有分立态和电离域附近连续态的偶极跃迁振子强度密度的计算。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
1 引言  8-11
  1.1 高荷电离子  8
  1.2 高激发原子  8
  1.3 实验上常用的仪器设备  8-10
    1.3.1 电子束离子源  9
    1.3.2 电子束离子阱  9-10
  1.4 其它理论方法  10
  1.5 Zn 元素特性  10-11
2 能级结构  11-27
  2.1 非相对论能量  11-20
    2.1.1 Upper bound  11-18
      2.1.1.1 波函数  11-12
      2.1.1.2 算符  12-13
      2.1.1.3 计算结果与讨论  13-18
    2.1.2 离子实修正  18
    2.1.3 高角动量外推  18-19
    2.1.4 非相对论总能量  19-20
  2.2 相对论修正  20-23
    2.2.1 一阶相对论修正和质量极化修正  21-22
    2.2.2 高阶相对论修正  22-23
  2.3 量子电动力学修正  23-24
  2.4 能级结构及结果分析  24-27
3 跃迁能及波长  27-33
  3.1 跃迁能和波长  27-29
  3.2 激发能  29
  3.3 格罗春图  29-33
4 精细结构劈裂  33-35
  4.1 导致劈裂的效应  33-34
    4.1.1 非相对论导致能级劈裂  33-34
    4.1.2 高阶相对论导致能级劈裂  34
    4.1.3 量子电动力学效应导致能级劈裂  34
  4.2 计算结构及分析  34-35
5 量子数亏损  35-39
  5.1 量子数亏损理论  35-38
    5.1.1 理论方法  36
    5.1.2 结果及分析  36-38
  5.2 半经验方法  38
    5.2.1 理论方法  38
    5.2.2 结果及分析  38
  5.3 两种方法的比较  38-39
6 偶极跃迁振子强度  39-48
  6.1 振子强度  39-42
    6.1.1 理论方法  39-40
    6.1.2 结果及分析  40-42
  6.2 振子强度外推  42-48
    6.2.1 外推方法  42-43
    6.2.2 结果及分析  43-48
7 结论、创新与展望  48-49
参考文献  49-51
创新项目  51-52
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  52-53
致谢  53

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 分子物理学、原子物理学 > 原子物理学 > 原子的结构
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