钠原子nd高Rydberg系列能级精细结构的计算研究

马怡培; 贺黎明; 张孟; 朱云霞

doi:10.7498/aps.58.7621

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钠原子nd高Rydberg系列能级精细结构的计算研究

马怡培 , 贺黎明 , 张孟 , 朱云霞

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钠原子nd高Rydberg系列能级精细结构的计算研究

马怡培, 贺黎明, 张孟, 朱云霞

物理学报, 2009, 58(11): 7621-7626.

doi: 10.7498/aps.58.7621

Calculation of fine-structure intervals of nd series high Rydberg states of Na

Ma Yi-Pei, He Li-Ming, Zhang Meng, Zhu Yun-Xia

Acta Phys. Sin., 2009, 58(11): 7621-7626.

doi: 10.7498/aps.58.7621

摘要
采用一种新的数值计算方法求解原子体系的相对论Hartree-Fock（RHF）方程.给出了Breit作用中迟滞项的非常清晰、简洁的表示形式.利用建立起来的理论方法和计算程序，计算了Na原子nd（n=17—31）系列能级的精细结构.有别于其他理论计算中多采用微扰论方法，用RHF方法通过自洽迭代直接求解精细结构的能级分裂值，得到了与实验值基本一致的精细结构倒置的计算结果.结果表明相对论架构下原子实电子与价电子的交换作用是导致精细结构反转的主要原因.用微扰方法计算了精细结构分裂中的Breit效应，

关键词:
精细结构 /

Na原子 /

相对论Hartree-Fock（RHF）方程 /

Breit效应
Abstract
A new numerical calculation method has been used to solve the relativistic Hartree-Fock （RHF） equation of atomic system. The retardation term in Breit interaction was given in a explicit and succinct formulation. The established theoretical method and computational program have been used to study the fine structure of nd（n=17—31） series of sodium. We obtained the fine structures by using RHF method in a self- consistent procedure for the first time, rather than perturbation method often used by other authors. The results show that the exchange interaction between the core and valence electrons in the frame of relativity is the main reason of abnormal fine structure. By combining the effect of Breit interaction, it is shown that a relativistic calculation reproduces the inverted fine structure of sodium exactly and our work is far better than other theoretical results.

Keywords:
fine structure /

Na atom /

relativistic Hartree-Fock（RHF） equation /

Breit effect
作者及机构信息
马怡培,

贺黎明,

张孟,

朱云霞

1.
华东理工大学物理系，上海 200237

基金项目: 国家自然科学基金(批准号：10575037)资助的课题.
Authors and contacts
Ma Yi-Pei,

He Li-Ming,

Zhang Meng,

Zhu Yun-Xia

1.
华东理工大学物理系，上海 200237
参考文献

施引文献

[1]	余庚华, 刘鸿, 赵朋义, 徐炳明, 高当丽, 朱晓玲, 杨维. 采用相对论多组态Dirac-Hartree-Fock方法对Mg原子同位素位移的理论研究. 物理学报, 2017, 66(11): 113101. doi: 10.7498/aps.66.113101
[2]	钱新宇, 孙言, 刘冬冬, 胡峰, 樊秋波, 苟秉聪. 硼原（离）子内壳激发高自旋态能级和辐射跃迁. 物理学报, 2017, 66(12): 123101. doi: 10.7498/aps.66.123101
[3]	裴栋梁, 何军, 王杰英, 王家超, 王军民. 铯原子里德伯态精细结构测量. 物理学报, 2017, 66(19): 193701. doi: 10.7498/aps.66.193701
[4]	谭晓明, 赵刚, 张迪. BaCrSi4O10与AgGaSe2:Cr2+吸收光谱的精细结构及自旋单态对零场分裂参量的影响. 物理学报, 2016, 65(10): 107501. doi: 10.7498/aps.65.107501
[5]	冯高平, 孙羽, 郑昕, 胡水明. 氦原子精密光谱实验中的精密磁场设计与测量. 物理学报, 2014, 63(12): 123201. doi: 10.7498/aps.63.123201
[6]	王瑞荣, 王伟, 方智恒, 安红海, 贾果, 谢志勇, 孟祥富. 激光冲击波压缩稠密铝辐射不透明度实验研究. 物理学报, 2013, 62(12): 125202. doi: 10.7498/aps.62.125202
[7]	陈笋, 朱云霞, 葛自明, 贺黎明. 钠原子主线系精细结构的多体微扰计算. 物理学报, 2012, 61(15): 153104. doi: 10.7498/aps.61.153104
[8]	孙言, 苟秉聪, 朱婧晶. Li“洞原子”高位三激发态2 S(m)和2 D(m) (m=2—7)的能级、精细结构和Auger宽度. 物理学报, 2010, 59(6): 3878-3884. doi: 10.7498/aps.59.3878
[9]	吕海萍, 殷春浩, 魏雪松, 钮应喜, 宋宁, 茹瑞鹏. LiNbO3∶Fe3+晶体的光谱精细结构、零场分裂参量及Jahn-Teller效应. 物理学报, 2007, 56(11): 6608-6615. doi: 10.7498/aps.56.6608
[10]	殷春浩, 焦杨, 张雷, 宋宁, 茹瑞鹏, 杨柳. CsNiCl3晶体的光谱精细结构、零场分裂参量及Jahn-Teller效应. 物理学报, 2006, 55(11): 6047-6054. doi: 10.7498/aps.55.6047
[11]	朱云霞, 贺黎明, 曹伟, 葛自明. 氦原子Rydberg态10G—10M磁精细结构的计算. 物理学报, 2005, 54(11): 5082-5088. doi: 10.7498/aps.54.5082
[12]	侯碧辉, 李勇, 刘国庆, 张桂花, 刘凤艳, 陶世荃. 单晶LiNbO3:Mn2+的ESR谱研究. 物理学报, 2005, 54(1): 373-378. doi: 10.7498/aps.54.373
[13]	顾斌, 金年庆, 王志萍, 曾祥华. 用含时密度泛函理论计算钠原子跃迁光谱. 物理学报, 2005, 54(10): 4648-4653. doi: 10.7498/aps.54.4648
[14]	葛自明, 吕志伟, 王治文, 周雅君. 类锂体系激发态1s2 nd(n=3,4,5)精细结构和项能的理论计算. 物理学报, 2002, 51(12): 2733-2739. doi: 10.7498/aps.51.2733
[15]	王菲, 芶秉聪, 韩利. 锂内壳高激发2smd4De,2pnd4Do系列的能量和辐射跃迁. 物理学报, 2001, 50(9): 1685-1688. doi: 10.7498/aps.50.1685
[16]	韩利红, 芶秉聪, 王菲. 类铍BⅡ离子激发态的相对论能量和精细结构. 物理学报, 2001, 50(9): 1681-1684. doi: 10.7498/aps.50.1681
[17]	杨国洪, 张继彦, 张保汉, 周裕清, 李军. 金激光等离子体X射线精细结构谱研究. 物理学报, 2000, 49(12): 2389-2393. doi: 10.7498/aps.49.2389
[18]	谭明亮, 朱正和, 赵永宽, 陈晓峰. 类铜Au50+精细结构能级和光谱跃迁的相对论多组态计算. 物理学报, 1996, 45(10): 1609-1614. doi: 10.7498/aps.45.1609
[19]	王宛珏. 类氮KⅩⅢ,CaⅪⅤ,ScⅩⅤ和TiⅩⅥ精细结构能级和跃迁波长的相对论多组态Dirac-Fock计算. 物理学报, 1992, 41(5): 726-731. doi: 10.7498/aps.41.726
[20]	潘守甫, 张凤梧. Li原子的超精细结构计算. 物理学报, 1964, 20(8): 822-824. doi: 10.7498/aps.20.822

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物理学报. 2009, 58(11): 7621-7626.

doi: 10.7498/aps.58.7621.

钠原子nd高Rydberg系列能级精细结构的计算研究

1. 华东理工大学物理系，上海 200237

基金项目: 国家自然科学基金(批准号：10575037)资助的课题.

收稿日期: 2009-01-12
修回日期: 2009-03-01
刊出日期: 2009-11-20

摘要: 采用一种新的数值计算方法求解原子体系的相对论Hartree-Fock（RHF）方程.给出了Breit作用中迟滞项的非常清晰、简洁的表示形式.利用建立起来的理论方法和计算程序，计算了Na原子nd（n=17—31）系列能级的精细结构.有别于其他理论计算中多采用微扰论方法，用RHF方法通过自洽迭代直接求解精细结构的能级分裂值，得到了与实验值基本一致的精细结构倒置的计算结果.结果表明相对论架构下原子实电子与价电子的交换作用是导致精细结构反转的主要原因.用微扰方法计算了精细结构分裂中的Breit效应，

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