强激光与物质相互作用的研究

本论文研究了激光与物质(主要是气体)相互作用的物理过程及其具体应用，共分为两个大的部分。

第一部分讨论了激光和高温气体相互作用的各种物理过程。前三章分别讨论了这些物理过程，包括：气体对激光的吸收过程及吸收系数；高温气体中分子、原子碰撞的物理过程及其平衡态描述方法；电子与分子(原子)碰撞的物理过程及参数。为了给出高温气体在激光作用下击穿的仞始条件，我们在第二章第五节以激波加热为例计算了高温气体在局部热力学平衡态下的物理、化学性质；为了描述激光场中自由电子的非平衡特性，在第四章中给出了电子非平衡分布所遵循的Boltzmann方程；当气体中电子浓度较高时，电子之问的频繁碰撞可以使电子迅速趋于平衡分布，为了描述这种状况下激光与气体的相互作用，我们在第四章最后一节给出了速率方程。

论文的第二部分讨论了激光与物质相互作用的几个具体应用。第一个应用是高温气体在激光作用下的击穿效应，我们发现：随着气体温度的升高，气体发生击穿的闽值下降；对于高温空气击穿，随着温度的升高，初始自由电子浓度增大，为了达到击穿所需要的脉冲持续时J、日J缩短。第二个应用是讨论了超强、超短电磁脉冲与气体和固体的作用，我们用一个简单的模型发现：存在着一个强度范围，即10”W／cm2<I<10¨W／cm2．在这个强度范围内，气体原子不会明显地电离，即柬流可以通过气体而传播：但当柬流遇到半导体材料时，却会使半导体材料中价带的电子跃迁到导带上，从而改变半导体材料的性质。第三个具体应用是高能激光大气传输过程中的小尺度不稳定性。戡们用数值模拟的方法得到：小尺度扰动随空问和时蚓都是以振荡的方式迅速增长，、且扰动的尺度也在不断地扩大。