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随着激光技术的发展,使得激光作用对原子分子相互作用过程的影响成为可能。由于激光的参与,引入了几个新的物理参量,随之原子分子相互作用会出现一些新的过程,使得原本已经非常清晰的电子-原子碰撞过程出现了新的问题。对这些新过程的深入研究,不仅能够揭示出许多新的物理现象与效应,加深对相关粒子间相互作用及动力学过程的理解,也必将促进实验技术及理论方法的发展。同时对于了解大气物理、激光物理、天体物理学、等离子体等领域的许多现象有重要的应用基础价值,而且对于纤维光学、远距离通讯、材料科学、生物学等亦有深远影响。
由于激光场中电子-原子散射过程是一个多体相互作用过程(即含有电子、靶原子和光子),理论上精确计算非常困难。利用一些假定和近似可以使激光场中电子-原子散射这一复杂的三体散射过程,简化为在经典的含时矢势场A(t)和定域势V(r)中运动电子的单体散射问题。在具体的激光场中,描述电子与靶原子之间相互作用的势V(r)的选取,是计算结果好坏的关键。根据Trombetta等人的定性分析,用短程势来描述电子与靶原子之间的相互作用较为合适。于是,选择哪种短程势来描述相互作用势,便成为一个需要解决的问题。除此以外,入射电子能量的高低,入射电子与靶原子距离的远近等,都会影响到对相互作用势的选取,众多的影响因素,使相互作用势的恰当选取变得非常困难。本文针对激光场中电子-原子相互作用这一问题进行了深入研究。应用玻恩近似理论,利用Yukawa势、含有极化的Yukawa势、静电屏蔽势及光学势等四种不同类型的势模型,分别对线性单色激光场、线性双色激光场及非线性激光场中电子-氩原子的散射过程进行了深入计算,通过对计算结果的分析对比发现,除了极化作用外,交换作用也是激光场中电子-原子散射过程中一种很重要的因素。并且通过对比计算,得出了光学势在描述线性单色激光场、线性双色激光场中的原子势场时相对比较准确。同时也对非线性激光场中的原子势场进行了探索研究,做出了一些有益的尝试。