本书从基本概念出发论述通过激光光电离研究原子分子激发态结构及动力学的方法、原理与实验。系统讲述原子多光子电离光电子角分布的相关理论与实验，详细介绍探测全空间光电子角分布影像并由此确定原子微观动力学参数的方法及多通道跃迁过程的量子干涉。阐述原子的阈上电离、激发态自电离共振、量子拍及多能级跃迁交叉共振等现象。书中有关内容还包括高分辨激光光谱、原子超精细结构测量及单原子探测等，讨论共振增强多光子电离、零动能光电子谱及态选择光电离产物成像技术等现代分子光电离研究方法，介绍分子红外多光子离解过程中的光选择性同位素分离、分子间振动能量转移以及非统计离解行为等现象。考虑到本书内容所需要的基础知识，又系统而精炼地讲述量子力学的主要内容以及密度矩阵方法。
样章试读
目录
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前言
第1章绪论1
1.1原子体系的相干激发1
1.2多光子电离光电子角分布2
1.3多通道激发与光学跃迁量子干涉测量5
1.4分子的多光子电离与离解7
参考文献9
第2章量子力学基本原理11
2.1量子论的起源11
2.1.1黑体辐射与普朗克量子化假设11
2.1.2光电效应的光量子解释13
2.1.3原子的稳定性与线状光谱14
2.2波与粒子15
2.2.1波粒二象性15
2.2.2不确定性原理16
2.3物质波的波动方程17
2.3.1薛定谔方程19
2.3.2波函数的物理意义20
2.3.3态叠加原理22
2.3.4求解薛定谔方程的两个例子22
2.3.5宇称31
2.4力学量的算符表示33
2.4.1算符的一般概念33
2.4.2线性算符与厄米算符34
2.4.3表示力学量算符的性质34
2.4.4力学量的平均值37
2.4.5对易算符与力学量的同时测量问题38
2.5波函数的矢量表示40
2.5.1狄拉克符号的引入40
2.5.2态空间波函数的展开41
2.5.3算符的矩阵表示44
2.6角动量45
2.6.1角动量量子化45
2.6.2单电子原子51
2.6.3正常塞曼效应56
2.6.4电子自旋58
2.6.5角动量耦合59
2.7量子跃迁63
2.7.1跃迁矩阵元63
2.7.2含时微扰理论64
2.7.3含时微扰近似解法65
2.7.4简谐微扰66
2.7.5连续态跃迁速率——费米黄金律68
参考文献70
第3章原子体系的相干激发与电离72
3.1两能级系统相干激发72
3.1.1几率振幅方程72
3.1.2跃迁几率随时间的演化74
3.1.3拉比振荡75
3.1.4考虑弛豫过程的激发76
3.2密度矩阵78
3.2.1两能级孤立体系密度矩阵79
3.2.2混合态密度矩阵80
3.2.3密度矩阵随时间的演化——运动方程82
3.2.4布洛赫矢量与光学布洛赫方程82
3.3原子的相干激发89
3.3.1原子-光场相干相互作用89
3.3.2量子拍原理与实验91
3.4原子的共振激发与电离97
3.4.1激发态自电离共振97
3.4.2共振光电离与单原子探测108
3.4.3原子超精细结构测量111
3.5原子的阈上电离117
3.5.1基本概念117
3.5.2低能量ATI峰的场诱导抑制118
3.5.3皮秒脉冲激光作用下光电子能谱的红移121
3.5.4激光偏振态的影响123
参考文献125
第4章原子多光子电离及微观参数的确定127
4.1多光子电离的基本概念127
4.2线偏振光多光子电离与光电子角分布测量129
4.2.1铷原子双光子电离通道129
4.2.2极坐标平面内光电子角分布测量131
4.2.3原子微观参数与光电子角分布的关系135
4.2.4原子微观参数的确定139
4.3任意偏振光双光子电离光电子角分布理论140
4.3.1光电子角分布的一般表达式140
4.3.2椭圆偏振光激发的光电子角分布144
4.4全空间光电子角分布成像实验146
4.4.1光学系统146
4.4.2真空系统及原子束的产生148
4.4.3光电子角分布成像装置150
4.4.4地球磁场的影响及消除150
4.5由光电子角分布影像确定原子微观参数151
4.5.1光场偏振态的调整与检测152
4.5.2光电子角分布影像的形成155
4.5.3不同偏振态激光产生的光电子影像157
4.5.4光电子投射轨道分析159
4.5.5实验影像与理论计算影像的拟合163
4.5.6ε2s和ε2d波的相对电离截面170
4.5.7ε2s和ε2d波之间的相对相位171
参考文献173
第5章原子分子多通道激发与量子干涉175
5.1光学相干与量子干涉175
5.2光学跃迁过程的量子干涉176
5.2.1Hg原子双通道跃迁的量子干涉176
5.2.2HI分子双通道跃迁的量子干涉179
5.3双通道跃迁量子干涉与非对称光电子角分布181
5.3.1光电子角分布的相位控制原理181
5.3.2双色激光束匹配及光场相位的控制184
5.3.3Rb原子双通道光电离量子干涉与非对称光电子角分布影像的形成186
5.4由非对称光电子角分布影像确定原子奇偶宇称连续波相位差191
5.4.1单光子跃迁矩之比R1/2/R3/2的确定191
5.4.2p波和d波相位差的测定192
5.5平行偏振的双色激光场中Rb原子电离光电子角分布193
参考文献198
第6章原子的速度选择光激发光谱199
6.1光谱线的宽度199
6.1.1光谱线的自然宽度199
6.1.2光谱线的多普勒展宽201
6.1.3均匀展宽与非均匀展宽——谱线线型203
6.2饱和吸收现象205
6.2.1饱和吸收凹陷205
6.2.2探测凹陷的几种实验方案206
6.3饱和吸收光谱210
6.4多能级跃迁交叉共振212
6.4.1交叉共振现象及起因212
6.4.2正反交叉共振的两个实验215
6.5偏振光谱217
6.6双光子吸收光谱221
参考文献225
第7章分子的多光子激发、电离与离解226
7.1分子的能级结构、跃迁及光谱226
7.1.1分子电子态的分类和标记226
7.1.2势能曲线与振动非谐性229
7.1.3弗兰克-康登原理231
7.1.4分子的振动-转动跃迁235
7.1.5电子跃迁的转动结构241
7.2分子的光选择共振激发与电离243
7.2.1共振增强多光子电离245
7.2.2零动能光电子谱251
7.2.3高分辨离子转动谱及分子电离势的测量255
7.3态选择光电离产物成像260
7.3.1离子成像概述260
7.3.2第一个离子成像实验262
7.3.3内能态与速度分布的关系264
7.3.4双原子分子DI的光离解产物成像264
7.3.5速度映射成像268
7.3.6光电子-光离子符合技术273
7.4红外多光子激发与离解275
7.4.1分子的光选择激发与同位素分离275
7.4.2红外多光子吸收峰的分裂与红移279
7.4.3电子激发态d3ΠgC*2自由基的形成282
7.4.4分子间的V-V能量转移285
7.4.5红外多光子离解过程中的气相到固相转变292
参考文献293
第8章相关技术与实验296
8.1光电子成像实验技术296
8.1.1微通道板探测器296
8.1.2光电子信号模数转换297
8.1.3空间电子云的微通道板探测299
8.2紫外与可见光束相干匹配条件的定量分析302
8.3紫外与可见光相位差的测量306
8.4光波偏振态的操控311
8.4.1偏振态的描述311
8.4.2波片与菲涅耳棱镜315
8.4.3偏振态的控制317
8.5激光纵模选择及模式监测319
8.5.1法布里-珀罗标准具319
8.5.2波长、线宽测量及模式监测327
8.5.3双标准具选模332
参考文献337
附录338
A. 通过偏振器产生的椭圆偏振光强度表达式Pt=P0(|ε1|2sin2′+|ε3|2cos2′)的推导338
B. 椭圆偏振光椭率参数|ε1|和|ε3|的确定339
C. s,p和d分波间库仑相位差的推导342
D. 量子亏损相位差的推导343
E. CO2激光分子能级图与输出光谱线344
F. 离子成像三维影像重构基本原理——Abel逆变换351
G. 基本物理常数及常用能量单位转换353
H. 元素的相对原子质量及电离能356
参考文献358
索引359
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