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镓原子的Stark能级结构

董慧杰 王新宇 李昌勇 贾锁堂

镓原子的Stark能级结构

董慧杰, 王新宇, 李昌勇, 贾锁堂
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  • 里德堡原子的Stark效应在偶极偶极相互作用、量子信息和量子调控等方面具有潜在的应用前景. 本文首先根据零场时镓原子的能级数据, 通过非线性拟合方法获得了镓原子各态的量子亏损, 仔细分析了量子亏损随主量子数的变化特征; 然后利用Numerov算法计算了镓原子的径向波函数; 最后采用矩阵对角化方法, 数值计算了镓原子高里德堡态在场强范围F=0-3000 V·cm- 1时n=7和n=18附近的Stark能级结构. 结果显示在主量子数n=7多重态以上的能级结构中, (n+1)P态的能级接近并大于nD态的能级, 在n=7多重态以下的能级结构中, (n+1)P态的能级接近并小于nD态的能级. 这一现象不同于通常的碱金属原子的Stark结构, 论文对该现象及其他Stark能级结构特征进行了详细分析, 为相关研究工作提供了重要参考价值.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号: 2012CB921603)、国家自然科学基金(批准号: 61378039, 61078013, 61178009, 11274209)、教育部长江学者和创新研究团队发展计划(批准号: IRT13076)、国家自然科学基金国家基础科学人才培养基金(批准号: J1210036)和山西省自然科学基金(批准号: 2012011003-2)资助的课题.
    [1]

    Silverstone H J 1978 Phys. Rev. A 18 1853

    [2]

    Zimmerman M L, Littman M G, Kash M M, Kleppner D 1979 Phys. Rev. A 20 2251

    [3]

    Hu Z F, Zhao H T, Zhou S K, Gong S S, Shan M S 2000 Chin. Phys. B 9 805

    [4]

    Wang L M, Zhang H, Li C Y, Zhao J M, Jia S T 2013 Acta Phys. Sin. 62 013201 (in Chinese) [王丽梅, 张好, 李昌勇, 赵建明, 贾锁堂 2013 物理学报 62 013201]

    [5]

    Zhu X B, Zhang H, Feng Z G, Zhang L J, Li C Y, Zhao J M, Jia S T 2010 Acta Phys. Sin. 59 2405 (in Chinese) [朱兴波, 张好, 冯志刚, 张临杰, 李昌勇, 赵建明, 贾锁堂 2010 物理学报 59 2405]

    [6]

    Singer K, Reetz-Lamour M, Amthor T, Folling S, Tscherneck M, Weidemuller M 2005 J. Phys. B 38 S321

    [7]

    Zhi M C, Dai C J, Li S B 2001 Chin. Phys. B 10 929

    [8]

    Yang H F, Gao W, Cheng H, Liu X J, Liu H P 2013 Chin. Phys. B 22 013202

    [9]

    Kampschulte T, Schulze J, Luggenholscher D, Bowden M, Czarnetzki U 2007 New J. Phys. 9 18

    [10]

    Li C Y, Hao T, Zhang H, Zhu X B, Tao G Q, Zhang L J, Zhao J M, Jia S T 2012 J. Phys. Soc. Jpn. 81 044302

    [11]

    Li C Y, Zhang L J, Zhao J M, Jia S T 2012 Acta Phys. Sin. 61 163202 (in Chinese) [李昌勇, 张临杰, 赵建明, 贾锁堂 2012 物理学报 61 163202]

    [12]

    Dong H J, Wang T, Li C Y, Zhao J M, Zhang L J 2013 Chin. Phys. B 22 073201

    [13]

    Dong H J, Huang K S, Zhao J M, Zhang L J, Jia S T 2014 Chin. Phys. B 23 093202

    [14]

    Tao G Q, Li C Y, Zhang L J, Zhao J M, Jia S T 2009 Acta Sinica Quantum Optica 15 185 (in Chinese) [陶冠奇, 李昌勇, 张临杰, 赵建明, 贾锁堂 2009 量子光学学报 15 185]

    [15]

    Weber K H, Sansonnetti C J 1987 Phys. Rev. A 1987 35 4650

  • [1]

    Silverstone H J 1978 Phys. Rev. A 18 1853

    [2]

    Zimmerman M L, Littman M G, Kash M M, Kleppner D 1979 Phys. Rev. A 20 2251

    [3]

    Hu Z F, Zhao H T, Zhou S K, Gong S S, Shan M S 2000 Chin. Phys. B 9 805

    [4]

    Wang L M, Zhang H, Li C Y, Zhao J M, Jia S T 2013 Acta Phys. Sin. 62 013201 (in Chinese) [王丽梅, 张好, 李昌勇, 赵建明, 贾锁堂 2013 物理学报 62 013201]

    [5]

    Zhu X B, Zhang H, Feng Z G, Zhang L J, Li C Y, Zhao J M, Jia S T 2010 Acta Phys. Sin. 59 2405 (in Chinese) [朱兴波, 张好, 冯志刚, 张临杰, 李昌勇, 赵建明, 贾锁堂 2010 物理学报 59 2405]

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    [7]

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    [8]

    Yang H F, Gao W, Cheng H, Liu X J, Liu H P 2013 Chin. Phys. B 22 013202

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    [12]

    Dong H J, Wang T, Li C Y, Zhao J M, Zhang L J 2013 Chin. Phys. B 22 073201

    [13]

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    [14]

    Tao G Q, Li C Y, Zhang L J, Zhao J M, Jia S T 2009 Acta Sinica Quantum Optica 15 185 (in Chinese) [陶冠奇, 李昌勇, 张临杰, 赵建明, 贾锁堂 2009 量子光学学报 15 185]

    [15]

    Weber K H, Sansonnetti C J 1987 Phys. Rev. A 1987 35 4650

  • [1] 李昌勇, 张临杰, 赵建明, 贾锁堂. 铯原子里德堡态Stark能量及电偶极矩的测量和理论计算. 物理学报, 2012, 61(16): 163202. doi: 10.7498/aps.61.163202
    [2] 王丽梅, 张好, 李昌勇, 赵建明, 贾锁堂. 铯Rydberg原子Stark态的避免交叉. 物理学报, 2013, 62(1): 013201. doi: 10.7498/aps.62.013201
    [3] 黄巍, 梁振涛, 杜炎雄, 颜辉, 朱诗亮. 基于里德堡原子的电场测量. 物理学报, 2015, 64(16): 160702. doi: 10.7498/aps.64.160702
    [4] 高嵩, 徐学友, 周慧, 张延惠, 林圣路. 电场中里德伯原子动力学性质的半经典理论研究. 物理学报, 2009, 58(3): 1473-1479. doi: 10.7498/aps.58.1473
    [5] 班士良, 张 敏. 压力下应变异质结中施主杂质态的Stark效应. 物理学报, 2008, 57(7): 4459-4465. doi: 10.7498/aps.57.4459
    [6] 周文远, 田建国, 臧维平, 张春平, 张光寅, 王肇圻. 厚非线性介质瞬态热光非线性效应的研究. 物理学报, 2002, 51(11): 2623-2628. doi: 10.7498/aps.51.2623
    [7] 程刚, 曹渊, 刘锟, 曹亚南, 陈家金, 高晓明. 光声光谱检测装置中光声池的数值计算及优化. 物理学报, 2019, 68(7): 074202. doi: 10.7498/aps.68.20182084
    [8] 常秀英, 窦秀明, 孙宝权, 熊永华, 倪海桥, 牛智川. 电场调谐InAs单量子点的发光光谱. 物理学报, 2010, 59(6): 4279-4282. doi: 10.7498/aps.59.4279
    [9] 马再如, 冯国英, 陈建国, 刘文兵, 周寿桓, 朱启华, 曾小明. 多个超短脉冲相干叠加构成窄带平顶长脉冲的研究. 物理学报, 2007, 56(2): 933-940. doi: 10.7498/aps.56.933
    [10] 宋法伦, 张永辉, 向 飞, 常安碧. 强流电子束碰撞电离背景气体研究. 物理学报, 2008, 57(3): 1807-1812. doi: 10.7498/aps.57.1807
    [11] 邵先军, 马跃, 李娅西, 张冠军. 低气压氙气介质阻挡放电的一维仿真研究. 物理学报, 2010, 59(12): 8747-8754. doi: 10.7498/aps.59.8747
    [12] 花金荣, 李莉, 向霞, 祖小涛. 熔石英亚表面杂质颗粒附近光场调制的三维模拟. 物理学报, 2011, 60(4): 044206. doi: 10.7498/aps.60.044206
    [13] 刘三秋, 国洪梅. 极端相对论快电子分布等离子体中横振荡色散关系. 物理学报, 2011, 60(5): 055203. doi: 10.7498/aps.60.055203
    [14] 李杰, 朱京平. 光波导短程透镜加工容限误差研究. 物理学报, 2012, 61(24): 244208. doi: 10.7498/aps.61.244208
    [15] 杨芳艳, 胡明, 姚尚平. 连续时间系统同宿轨的搜索算法及其应用. 物理学报, 2013, 62(10): 100501. doi: 10.7498/aps.62.100501
    [16] 阮鹏, 谢冀江, 潘其坤, 张来明, 郭劲. 非链式脉冲DF化学激光器反应动力学模型. 物理学报, 2013, 62(9): 094208. doi: 10.7498/aps.62.094208
    [17] 严柏平, 张成明, 李立毅, 唐志峰, 吕福在, 杨克己. Tb0.3Dy0.7Fe2合金的本构参数辨识方法研究. 物理学报, 2015, 64(2): 027501. doi: 10.7498/aps.64.027501
    [18] 宋丹, 樊晓平, 刘钟理. 一种基于非基因信息的免疫记忆优化算法. 物理学报, 2015, 64(14): 140203. doi: 10.7498/aps.64.140203
    [19] 孔祥波, 张劭光. 用弛豫法探寻新的双开口膜泡. 物理学报, 2016, 65(6): 068701. doi: 10.7498/aps.65.068701
    [20] 张森, 邱济真, 胡素芬, 陆杰, 钟建伟, 梁宜, 孙家祯. Sr原子里德堡态的电场效应. 物理学报, 1988, 37(6): 983-988. doi: 10.7498/aps.37.983
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-10-09
  • 修回日期:  2014-12-16
  • 刊出日期:  2015-05-05

镓原子的Stark能级结构

  • 1. 量子光学和光量子器件国家重点实验室, 山西大学激光光谱研究所, 太原 030006
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(批准号: 2012CB921603)、国家自然科学基金(批准号: 61378039, 61078013, 61178009, 11274209)、教育部长江学者和创新研究团队发展计划(批准号: IRT13076)、国家自然科学基金国家基础科学人才培养基金(批准号: J1210036)和山西省自然科学基金(批准号: 2012011003-2)资助的课题.

摘要: 里德堡原子的Stark效应在偶极偶极相互作用、量子信息和量子调控等方面具有潜在的应用前景. 本文首先根据零场时镓原子的能级数据, 通过非线性拟合方法获得了镓原子各态的量子亏损, 仔细分析了量子亏损随主量子数的变化特征; 然后利用Numerov算法计算了镓原子的径向波函数; 最后采用矩阵对角化方法, 数值计算了镓原子高里德堡态在场强范围F=0-3000 V·cm- 1时n=7和n=18附近的Stark能级结构. 结果显示在主量子数n=7多重态以上的能级结构中, (n+1)P态的能级接近并大于nD态的能级, 在n=7多重态以下的能级结构中, (n+1)P态的能级接近并小于nD态的能级. 这一现象不同于通常的碱金属原子的Stark结构, 论文对该现象及其他Stark能级结构特征进行了详细分析, 为相关研究工作提供了重要参考价值.

English Abstract

参考文献 (15)

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