Luận văn Vật lí: Ảnh hưởng của chuyển động hạt nhân lên cường độ phát xạ sóng điều hòa bậc cao

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ *** Trần Lan Phương ẢNH HƯỞNG CỦA CHUYỂN ĐỘNG HẠT NHÂN LÊN CƯỜNG ĐỘ PHÁT XẠ SÓNG ĐIỀU HÒA BẬC CAO Ngành: VẬT LÝ Mã số: 102 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS. Nguyễn Ngọc Ty Thành phố Hồ Chí Minh – 2013 1 LỜI CẢM ƠN Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tôi xin gởi lời cám ơn t ới Ban Giám hiệu Trường Đại học Sư phạm TP. Hồ Chí Minh, Ban Chủ Nhiệm cùng các thầy cô giáo trong khoa Vật lý đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và trau dồi kiến thức. Đặc biệt, nhận được sự hướng dẫn tận tình và động viên của thầy TS. Nguyễn Ngọc Ty cùng tổ Vật lý lý thuyết đã khơi dậy trong tôi niềm đam mê nghiên cứu khoa học và tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Sau hết, tôi xin gửi lời biết ơn chân thành đến gia đình, bạn bè, những người đã động viên, khích lệ và giúp đỡ tôi rất nhiều, cả về vật chất lẫn tinh thần để tôi có thể hoàn thành tốt bài luận văn. Do còn hạn chế về tư liệu, khả năng và kiến thức cũng như lần đầu tiên làm nghiên cứu khoa học, vận dụng kiến thức đã học vào thực tế nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được sự thông cảm và đóng góp ý kiến của quý thầy cô, bạn bè để bài nghiên cứu của tôi được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn. TP. Hồ Chí Minh, ngày 27 tháng 04 năm 2013. Trần Lan Phương. 1 MỤC LỤC Danh mục hình vẽ, đồ thị, bảng biểu...............................................................................3 Danh mục các từ viết tắt ..................................................................................................5 Lời mở đầu.......................................................................................................................6 Chương 1 Cơ sở lý thuyết.............................................................................................13 1.1 Laser cường độ cao xung cực ngắn.........................................................................13 1.2 Sự tương tác giữa trường laser với nguyên tử ........................................................15 1.3 Mô hình ba bước giải thích quá trình HHG............................................................16 1.4 Phương pháp giải Schrödinger phụ thuộc thời gian tính HHG...............................19 Chương 2 Quá trình phát xạ HHG của H+ ................................................................24 2.2 HHG của H+ khi chưa xét tới dao động hạt nhân ................................................26 2.3 HHG của H+ khi xét tới dao động hạt nhân.........................................................28 Chương 3 Kết quả.........................................................................................................31 3.1 Đường cong thế năng của H+ ...............................................................................31 3.2 Phổ năng lượng của H+ ứng với các mức dao động hạt nhân ..............................33 3.3 HHG của H+ ứng với hạt nhân đứng yên và dao động ........................................35 3.4 HHG của H+ ứng với các mức dao động hạt nhân...............................................40 Kết luận 47 Hướng phát triển............................................................................................................48 Danh mục công trình tác giả..........................................................................................49 Tài liệu tham khảo..........................................................................................................50 Phụ lục 52 2 Danh mục hình vẽ, đồ thị, bảng biểu Hình 1.1 Đồ thị cường độ điện trường của laser làm việc theo chế độ xung. ........................................................................................................................................14 Hình 1.2 Các cơ chế ion hóa của nguyên tử khi đặt trong trường laser. Đường liền nét là thế năng tổng cộng của thế năng Coulomb và thế năng hiệu dụng phụ thuộc thời gian cuả xung laser. (a) ion hóa đa photon, (b) ion hóa xuyên hầm, (c) ion hóa vượt rào....16 Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 2.1 Hình 3.1 Cơ chế phát xạ HHG theo mô hình ba bước Lewenstein............................18 Phổ HHG điển hình.....................................................................................19 Mô hình ion phân tử H+ một chiều..............................................................24 Đường cong thế năng của ion phân tử H+ . (- - - -): Kết quả gần đúng thực tế tính toán bằng chương trình GAUSSIAN (------): Kết quả tính toán từ chương trình FORTRAN bằng phương pháp thời gian ảo..................................................................32 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.4 Phổ năng lượng của H+ ứng với các mức dao động v.................................34 Các mức năng lượng v của ion phân tử H+ ..................................................34 Phổ HHG của H+ khi hạt nhân đứng yên (đường đứt nét) và khi hạt nhân dao động (đường liền nét) trong trường laser có cường độ I = 3.1014 W/cm2, xung 13 fs, bước sóng 800 nm...................................................................................................................36 Hình 3.5 Phổ HHG của H+ khi hạt nhân đứng yên (đường đứt nét) và khi hạt nhân dao động ở bậc v = 0 (đường liền nét) trong trường laser có cường độ I = 3.1014 W/cm2, xung 13 fs. Hình (a), (b), (c) ứng với các bước sóng laser lần lượt là 600 nm, 800 nm, 1000 nm. ........................................................................................................................37 Hình 3.6 Phổ HHG của H+ khi hạt nhân đứng yên (đường đứt nét) và khi hạt nhân dao động (đường liền nét) trong trường laser có cường độ I = 3.1014 W/cm2, bước sóng 800 nm. Hình (a), (b), (c) ứng với các xung laser lần lượt là 16 fs, 13 fs, 10 fs. .................38 3 Hình 3.7 Phổ HHG của H+ khi hạt nhân đứng yên (đường đứt nét) và khi hạt nhân dao động (đường liền nét) trong trường laser có bước sóng 800 nm, xung 13 fs. Hình (a), (b), (c) ứng với cường độ laser lần lượt là 2.1014 W/cm2, 3.1014 W/cm2, 4.1014 W/cm2 ......39 Hình 3.8 Phổ HHG phát ra ứng với các bậc dao động v của hạt nhân H+ trong trường laser có cường độ I = 2.1014 W/cm2, bước sóng 800nm, xung 13 fs. ............................40 Hình 3.9 Phổ HHG phát ra ứng với các bậc dao động v của hạt nhân H+ trong trường laser có cường độ I = 2.1014 W/cm2, xung 13 fs. Hình (a), (b), (c) ứng với bước sóng laser lần lượt là 600 nm, 800 nm, 1000 nm............................................................................42 Hình 3.10 Phổ HHG phát ra ứng với các bậc dao động v của hạt nhân H+ trong trường laser có cường độ I = 2.1014 W/cm2, bước sóng 800nm. Hình (a), (b), (c) ứng với các xung laser lần lượt là 16 fs, 13 fs, 10 fs.........................................................................43 Hình 3.11 Phổ HHG phát ra ứng với các bậc dao động v của hạt nhân H+ trong trường laser có bước sóng 800 nm, xung 13 fs. Hình (a), (b), (c) ứng với cường độ laser lần lượt là 2.1014 W/cm2, 3.1014 W/cm2, 4.1014 W/cm2. ..............................................................44 Hình 3.12 Phổ HHG phát ra ứng với các bậc dao động v của hạt nhân H+ trong trường laser có cường độ I = 6.1014 W/cm2, bước sóng 800 nm, xung 13 fs. ...........................44 Hình 3.13 Phổ HHGH+ ứng với bậc dao động v = 0 và v = 4 trong trường laser có bước sóng 800 nm, xung 13 fs. Hình (a), (b), (c) ứng với cường độ laser lần lượt là 2.1014 W/cm2, 4.1014 W/cm2, 6.1014 W/cm2..............................................................................45 Bảng 3.1 Tỉ lệ giá trị cường độ HHG H+ giữa hai mức năng lượng v = 0 vàv = 4 trong trường laser có cường độ khác nhau.……………………………………………45 4 ... - tailieumienphi.vn