楔形金属腔内原子的自发辐射

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本文的主要内容是用闭合轨道理论来解决原子在楔形金属腔中的自发辐射问题。闭合轨道理论是解决原子自发辐射问题的重要方法之一。最近的研究成功的用闭合轨道理论解决了特定环境下原子的自发辐射问题,这里的特定环境是指具有特殊开角(特殊角为?N,其中N是任意正整数)的楔形金属腔。本文利用数值模拟方法将闭合轨道理论的应用范围从楔形金属开角是特殊角扩展到任意角。  闭合轨道理论早期描述原子或离子吸收光子后发射出电子的行为。闭合轨道指出射电子对应的运动的经典轨迹。近年来,闭合轨道理论从电子扩展到光子,从而可以用来讨论原子的自发辐射问题。原子的自发辐射率以往是用量子电动力学方法计算的,但是量子电动力学公式复杂而繁琐,计算十分困难。闭合轨道理论不仅可以求解原子的自发辐射率,还可以给出更图像化的物理解释。闭合轨道理论易于计算,可以在这一类问题中得到更多应用。  本文的主要工作是对开角是一般角的楔形金属腔内原子的自发辐射进行研究。对于开角是特殊角的楔形金属腔,已有不同的方法得到了一致的研究成果,例如, F.S.S.Rosa利用的量子电动力学方法与赵海军和杜孟利用的闭合轨道理论。利用闭合轨道理论计算原子的自发辐射率需要寻找原子在楔形金属腔内产生的闭合轨道。对于楔形金属腔开角是任意角情况,镜像法无法直接得到闭合轨道,我们发展了用数值模拟方法来模拟得到闭合轨道。本文总结了一般开角的楔形金属腔内原子产生的闭合轨道的一般规律。将特殊角代入一般规律得到的闭合轨道与镜像法得到的闭合轨道进行对比,计算得到了相同大小的自发辐射率,证明了这个一般规律是正确的。任意开角的楔形金属腔内的原子的自发辐射问题得到了解决。本文最后简要介绍了原子在任意环境的自发辐射率符合的一个加法规则。加法规则公式的含义是自发辐射率随着环境变化而发生的变化服从一个公式。公式的物理意义是环境中原子的自发辐射率与自由空间保持一种联系。这是由于任意环境的原子发生自发辐射的根本原因是真空涨落不为零。用闭合轨道理论得到特定环境下原子自发辐射率代入公式验证了加法规则。
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