[发明专利]偏振光子与原子相互作用的理论模型

权利要求书

1.偏振光子与原子相互作用的理论模型，其特征在于，原子对光子的散射包括吸收以及发射两个过程，在这两个过程中，系统总的哈密顿算符为原子哈密顿算符、光子哈密顿算符以及光子与原子相互作用哈密顿算符的和，将光子与原子相互作用的哈密顿算符作用到系统的波函数上，得到四个相互作用的矩阵元；光子与原子相互作用系统由初态到末态的相互作用矩阵元表示为对所有可能的中间态求和，根据四个相互作用的矩阵元得到光子与原子相互作用系统中总的相互作用矩阵元，从而得到光子与原子相互作用系统的散射截面。

2.根据权利要求1所述的偏振光子与原子相互作用的理论模型，其特征在于，根据光子与原子相互作用中吸收过程以及发射过程的先后次序，将散射过程分为以下两种情况：

(1)处于E_i态的原子先吸收一个入射光子ω_i，并跃迁到一个可能的中间状态E_n，随后原子又向外辐射一个光子ω_f，同时跃迁至末态E_f；

E_i+ω_i→E_n→E_f+ω_f；

(2)处于E_i态的原子先发射一个光子ω_f，跃迁到一个可能的中间状态E_n，随后原子再吸收一个光子ω_i同时跃迁至终态E_f；

E_i+ω_i→E_n+ω_f+ω_i→E_f+ω_f。

3.根据权利要求2所述的偏振光子与原子相互作用的理论模型，其特征在于，系统总的哈密顿算符为原子哈密顿算符、光子哈密顿算符以及光子与原子相互作用哈密顿算符的和的形式为：

式中为原子的哈密顿算符；为光子的哈密顿算符；为相互作用的哈密顿算符。

4.根据权利要求3所述的偏振光子与原子相互作用的理论模型，其特征在于，光子与原子相互作用的哈密顿算符表示为：式中为原子电偶极矩算符；为光子场算符。

5.根据权利要求4所述的偏振光子与原子相互作用的理论模型，其特征在于，原子电偶极矩算符表示为式中，q_i为原子系统中的电荷量；r_i为原子系统的正电中心到负电中心的距离的矢量。