Развит подход, основанный на современной теории многих тел. Приведены результаты расчетов полных и парциальных сечений, угловых распределений и поляризации фотоэлектронов, интерференционных явлений в сплошном и дискретном спектре с учетом многоэлектронных корреляций (для ряда атомов и ионов). Обсуждена специфика процесса вблизи порога внутренних оболочек, двухэлектронная фотоионизация и вопросы электронной спектроскопии.
Для научных сотрудников, работающих в области астрофизики и физики плазмы, физики твердого тела и квантовой электроники, а также аспирантов и студентов старших курсов соответствующих специальностей.
Табл. 10. Ил. 117. Библиогр. 228 назв.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Эта книга — о том новом, что произошло за последние два десятилетия в теоретическом исследовании давно известного физического процесса - ионизации атомов электромагнитным излучением, или атомного фотоэффекта.
Именно в этот период появились многочисленные экспериментальные данные в ранее недоступной области энергии фотонов -от десятка до сотен электрон-вольт, где вероятность поглощения фотона атомом достигает наибольшего значения. Данные экспериментов явно противоречили тому, что следовало из формул фотоэффекта для водорода (и водородоподобных атомов), полученных еще в эпоху создания квантовой механики. Объяснение новых данных эксперимента породило значительное количество работ, в которых, в сущности, была создана новая теория фотоэффекта многоэлектронных атомов. Проверка ее предсказаний способствовала и развитию экспериментальных исследований. Несмотря на определенную завершенность этой теории, до настоящего времени нет ни одной книги*), посвященной ее подробному и последовательному изложению.
А между тем в подобной книге явно ощущается потребность, поскольку методами расчета атомного фотоэффекта и их результатами интересуются специалисты, работающие в атомной физике, астрофизике, физике плазмы, физике твердого тела, квантовой электронике, а также в области их технических приложений.
Настоящая монография имеет целью ликвидировать упомянутый выше пробел в литературе по физике. По замыслу автора, эта книга должна помочь читателю изучить и понять современную теорию атомного фотоэффекта. В значительной своей части монография написана по материалам исследований, которые уже в течение многих лет проводятся автором совместно с сотрудниками в Физико-техническом институте им. А.Ф. Иоффе АН СССР.
ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ........................................ 3
О СИСТЕМЕ ЕДИНИЦ.................................... 6
Глава 1
ВВЕДЕНИЕ........................................... 7
§ 1.1. Фотоэффект. Цели его изучения....................... 7
§ 1.2. История изучения атомного фотоэффекта................. 8
§ 1.3. Основные результаты исследования атомного фотоэффекта...... 12
Г лава 2
СТРУКТУРА АТОМА И ЕГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ
ПОЛЕМ............................................. 16
§ 2.1. Сечение фотоионизации............................ 16
§2.2. Различные формы оператора взаимодействия фотона с электроном . 20
§ 2.3. Формулы для сечений различных процессов................ 28
§ 2.4. Электроны атома в кулоновском поле ядра................ 32
§ 2.5. Полная волновая функция атома....................... 35
§ 2.6. Учет межэлектронного взаимодействия в одночастичном приближении ......................................... 38
§ 2.7. Учет непосредственного взаимодействия электронов.......... 42
§ 2.8. Релятивистские эффекты........................... 45
Глава 3
ОДНОЭЛЕКТРОННОЕ ПРИБЛИЖЕНИЕ......................... 47
§ 3.1. Сечение фотоионизации в одноэлектронном приближении....... 47
§ 3.2. Правила сумм.................................. 54
§ 3.3. Спин-орбитальное взаимодействие и поляризация фотоэлектронов . 58
§ 3.4. Одноэлектронный потенциал......................... 65
§ 3.5. Водородоподобное приближение....................... 67
§ 3.6. Влияние короткодействующего потенциала................ 73
§ 3.7. Учет многочастичных эффектов с помощью модельных потенциалов ......................................... 75
§ 3.8. Фотоионизация в окрестности порогов внутренних оболочек..... 77
§ 3.9. Локализация обменного потенциала.................... 79
§ 3.10. Уравнения Хартри - Фока........................... 82
§ 3.11. Результаты расчетов в приближении Хартри - Фока........... 89
§ 3.12. Атомы с незаполненными оболочками. Фотоинизация возбужденных состояний.................................. 93
Глава 4
ПРИБЛИЖЕНИЕ СЛУЧАЙНЫХ ФАЗ С ОБМЕНОМ (ПСФО)............. 96
§ 4.1. Вывод уравнений ПСФО............................ 96
§ 4.2. Диаграммная форма уравнений....................... 101
§ 4.3. Эквивалентность г- и V-форм и справедливость дипольного правила
сумм........................................ 105
§ 4.4. Учет корреляций выбором одноэлектронных функций......... 108
§ 4.5. Качественные эффекты корреляций в ПСФО............... 113
271
§ 4.6. Решение уравнений ПСФО и вычисление характеристик фотоионизации ......................................... 118
§ 4.7. Дискретные возбуждения и автоионизационные состояния...... 124
§ 4.8 Упрощенное выражение для эффективного дипольного оператора. . 129 § 4.9. Колебания зарядовой и спиновой плотностей. Устойчивость основного хартри-фоковского состояния..................... 131
§ 4.10. ПСФО для атомов с полузаполненными и незаполненными оболочками ......................................... 132
§ 4.11. Релятивистское приближение случайных фаз (РПСФ).......... 135
Глава 5
РЕЗУЛЬТАТЫ ВЫЧИСЛЕНИЙ В ПСФО.......................... 136
§ 5.1. Методика численных расчетов в ПСФО................... 136
§ 5.2. Полные и парциальные сечения фотоионизации.............. 140
§ 5.3. Угловые распределения и поляризация фотоэлектронов. Выход
однократных ионов............................... 151
§ 5.4. Силы осцилляторов дискретных возбуждений и автоионизационные
состояния..................................... 156
§ 5.5. Фотоионизация атомов с незаполненными оболочками......... 159
§ 5.6. Проявление релятивистских и корреляционных эффектов...... 164
§ 5.7. Фотоионизация и фотовозбуждение ионов................. 166
§ 5.8. Эффективный одноэлектронный потенциал и ПСФО.......... 167
Г л а в а 6
ОБОБЩЕНИЕ ПРИБЛИЖЕНИЯ СЛУЧАЙНЫХ ФАЗ С ОБМЕНОМ......... 170
§ 6.1. Поправки к ПСФО............................... 170
§ 6.2. Влияние статической перестройки электронных оболочек на волновую функцию фотоэлектрона....................... 175
§6.3. Потенциал и сечение ионизации с учетом статической перестройки. . 181 § 6.4. Результаты расчетов характеристик фотоионизации в обобщенном
приближении случайных фаз с обменом (ОПСФ)............ 182
§ 6.5. Распад внутренней вакансии и взаимодействие после столкновения
(ВПС)....................................... 186
Глава 7
УТОЧНЕНИЕ ТЕОРИИ ФОТОИОНИЗАЦИИ....................... 193
§ 7.1. Волновые функции фотоэлектрона и вакансии.............. 193
§ 7.2. Поляризационный потенциал фотоэлектрона............... 197
§ 7.3. Поляризационный потенциал вакансии................... 202
§7.4. Расчет энергий уровней, их спектроскопических факторов и ширин . 210
§ 7.5. Коллективизация вакансий - "плавление" оболочек.......... 216
§ 7.6. "Теневые" уровни................................ 219
§7.7. Неортогональные хартри-фоковские функции и теория возмущений 226
§ 7.8. Другие методы учета электронных корреляций............. 230
Глава 8
ДВУХВАКАНТНЫЕ СОСТОЯНИЯ............................. 240
§ 8.1 Сечение двухэлектронной фотоионизации................. 240
§ 8.2. Двухэлектронная фотоионизация в теории возмущений........ 243
§ 8.3. Результаты расчета сечений двухэлектронной фотоионизации..... 247
§ 8.4. Сложные возбуждения "два электрона - две дырки"......... 251
§ 8.5. Распад двухвакантных состояний....................... 255
§ 8.6. Энергия двухвакантных состояний..................... 258
Глава 9
ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ............................ 260
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ................................... 265
272
Цена: 150руб.
