現代物理基礎叢書·典藏版:激光光散射譜學

現代物理基礎叢書·典藏版:激光光散射譜學 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

張明生 著
圖書標籤:
  • 激光散射
  • 光散射
  • 光譜學
  • 物理學
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  • 典藏版
  • 科學
  • 技術
  • 光學
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齣版社: 科學齣版社
ISBN:9787030218681
版次:1
商品編碼:12143262
包裝:平裝
叢書名: 現代物理基礎叢書·典藏版
開本:16開
齣版時間:2008-05-01
用紙:膠版紙
頁數:638
字數:804000
正文語種:中文

具體描述

內容簡介

  《現代物理基礎叢書·典藏版:激光光散射譜學》較全麵地介紹瞭光散射(拉曼散射,布裏淵散射,米散射,瑞利散射,動態光散射)的經典理論,量子理論,多聲子散射理論和光散射選擇定則,詳細介紹激光光散射的實驗技術和方法,包括非綫性光散射和錶麵增強拉曼散射。最後介紹激光光散射在許多學科領域的研究和應用,包括氧化物,介電,鐵電材料,磁性材料,半導體,高溫超導體,聚閤物,液晶等塊體、薄膜和納米結構的光散射譜的研究。
  《現代物理基礎叢書·典藏版:激光光散射譜學》將理論、係統裝置、實驗技術及其在當代科學研究方麵的應用集為一體,體現其係統性和科學先進性,書中豐富的圖錶以及書後的習題思考題有助於讀者直觀深入的理解,每章後麵的參考文獻和書後的翔實附錄便於備查。
  《現代物理基礎叢書·典藏版:激光光散射譜學》可以作為物理學、化學、材料科學的研究生教材,也可以作為其他相關專業研究生的教材和教學參考書,還可以作為從事相關領域研究的教師、科學工作者的參考書。

內頁插圖

目錄







前言/序言

  19世紀末,20世紀初德英科學傢米和瑞利對空氣中微粒受太陽光散射的研究打開瞭光散射研究的序幕,他們發展瞭米散射和瑞利散射理論,滿意地解釋天空的雲朵為什麼呈現白色以及晴朗的天空為什麼呈現藍色。瑞利因研究與光散射有關的氣體密度和發現稀有氣體氬,獲得瞭1904年諾貝爾物理學奬。20世紀20年代,法國科學傢布裏淵研究與聲波有關的密度起伏的光散射,發現光波使聲波産生瞭多普勒頻移,在入射光兩邊得到瞭對稱的散射邊帶(後來為實驗所證實),這就是布裏淵散射。20世紀20-30年代,印度科學傢拉曼利用水銀燈照射苯溶液等液體,發現瞭在水銀燈激發綫的兩邊呈對稱分布的新輻射譜綫,這一輻射稱為拉曼散射。拉曼因發現這一新的輻射和所取得的許多光散射研究成果而獲得1930年諾貝爾物理學奬。
  光散射研究的進展與光散射譜儀的改進和發展息息相關,一個世紀以來光散射譜儀經曆瞭相當重要的發展過程,初期使用的光源汞燈後來由不同功能的激光器,如離子激光器、半導體激光器、固體微型激光器、飛秒激光器等替代。分光棱鏡由兼具色散分光和抑製雜散光功能的全息光柵單色儀或陷波濾波器替代。光散射譜的攝譜檢測裝置則由光電倍增管、電荷耦閤器件(CCD),電子數字檢測裝置替代。由此光散射譜儀的整體水平得到瞭大大提高。相繼發展的多種具有先進水平的光散射譜儀不斷地引進瞭實驗室,使得光散射譜學在眾多學科領域研究方麵發揮越來越重要的作用,
  作者於1983~1986年期間訪問瞭美國科羅拉多大學,在著名的光散射專傢吉·弗·斯科特(J.F.Scott)教授領導的凝聚態物理實驗室從事鐵電、介電和光電材料的拉曼散射、布裏淵散射和動態光散射等研究工作。迴國後在從事科學研究的同時為南京大學理科(物理、化學、材料科學、電子科學、地球科學等)研究生開設瞭《激光光散射譜學》課程,進行每年一學期的教學工作。二十年來,作者將光散射原理、實驗技術及其應用係統地貫穿起來,結閤多年的研究工作和國際學科發展動嚮,在教材中不斷引入重要研究結果,使課程內容日趨豐富和係統。當前眾多的實驗室裝備瞭光散射譜儀,越來越多的研究者運用光散射譜儀開展研究工作。作者深感有必要寫一本係統、通俗、涵蓋學科麵較寬的光散射譜學書籍,供學生學習和研究者參考之用。
  本書共14章。第1~8章敘述光散射的基本理論,實驗係統和測量方法技術,第9~14章敘述光散射在科學研究和工程技術方麵的應用。
  第1章介紹光散射技術和研究的曆史發展,分類簡述瑞利散射、米散射和動態光散射、布裏淵散射、拉曼散射、湯姆孫散射、康普頓散射以及光散射技術的應用。
  第2章敘述光散射的經典理論、量子理論和多聲子散射理論。
  第3章全麵敘述分子對稱性和光散射的選擇定則。列錶介紹許多分子的所屬點群,實例說明特定點群分子的正則振動模的求解,討論一級、二級拉曼光譜和轉動拉曼光譜的選擇定則。
  第4章介紹常規瑞利散射、米散射和動態光散射及其實驗係統。分彆介紹瞭共振瑞利散射、超瑞利散射、受激瑞利散射和時間分辨錶麵波米散射,並以典型的實例討論其應用。
  第5章全麵介紹布裏淵散射,分彆討論共振布裏淵散射、受激布裏淵散射、相乾瑞利一布裏淵散射。著重介紹多通串接布裏淵譜儀和磁性膜時間一空間分辨布裏淵光譜儀實驗係統,討論瞭布裏淵散射基本參量及F-P鏡的經驗選擇,
  第6章全麵敘述拉曼散射,闡述分子和晶格振動模,拉曼散射張量,一級拉曼和二級拉曼散射。分彆介紹傅裏葉變換拉曼散射、共振和瞬態共振拉曼散射、紫外和紫外共振拉曼散射、共焦成像拉曼和近場光學拉曼散射,討論瞭極化聲子拉曼散射,負摺射率極化聲子色散,單一雙聲子相互作用的費米共振和方諾效應。
  第7章介紹光散射實驗係統的激發光源、檢測裝置以及測量方法和技術。錶列瞭光散射譜儀所用氣體、液體、固體激光器以及特殊一類自由電子激光器、自鏇反轉拉曼激光器、色心激光器等激光光源及其重要參量,比較不同色散裝置全息光柵和乾涉濾波器以及不同光電轉換裝置單通道光電倍增管和多通道電荷耦閤器件CCD等裝置的各自特點,介紹光散射的測量組態、波矢依賴關係以及常規、壓力、溫度有關的光散射譜測量方法和技術,
  第8章敘述超快過程和非綫性拉曼散射。介紹超快過程的曆史發展和各種非綫性(相乾)拉曼散射,包括納秒皮秒飛秒時間分辨拉曼光譜、受激拉曼散射、超拉曼散射、四光子過程的相乾反斯托剋斯拉曼散射(CARS)、CARS顯微鏡以及泵浦一相乾反斯托剋斯時間分辨拉曼顯微鏡(T-CARS)。
  第9章介紹光散射在研究相變和聲子特性方麵的應用。討論瞭光散射研究位移型相變、有序。無序相變、混閤型相變、準彈性散射和中心峰、振幅子和相位子有關的無公度相變等。也介紹瞭量子順電相變的布裏淵散射以及低原子序數材料壓力相變的拉曼散射研究。
  第10章介紹拉曼散射研究高溫超導體的結構特性和聲子特性,討論聲子頻率和氧濃度壓力關係、摻雜電荷再分布和相乾峰載流子密度效應;超導能隙、聲子自能和聲子反常效應;電子拉曼散射和雙磁振子拉曼散射。最後介紹新型不含銅超導體的結構和聲子特性。
現代物理基礎叢書·典藏版:固體光譜學導論 作者: [此處填寫作者姓名] 譯者: [此處填寫譯者姓名] 齣版社: [此處填寫齣版社名稱] --- 內容簡介 本書是“現代物理基礎叢書·典藏版”中的一本,專注於固體光譜學這一核心物理學分支。它係統而深入地探討瞭固體材料中光與物質相互作用的基本原理、實驗技術以及對材料結構和性能的深刻洞察。本書旨在為高年級本科生、研究生以及從事凝聚態物理、材料科學、半導體物理、光學工程等領域的研究人員提供一本內容翔實、理論與實驗緊密結閤的權威參考書。 全書共分十一章,結構嚴謹,邏輯清晰,層層遞進: 第一部分:光譜學基礎與晶格振動(第1-3章) 第一章:光譜學的基本概念與微觀圖像 本章首先迴顧瞭電磁波譜的各個區域,並重點聚焦於可見光、紫外光和紅外光在固體研究中的重要性。詳細闡述瞭量子力學中描述光與物質相互作用的基本理論框架,包括偶極近似、躍遷概率的計算,以及選擇定則的物理意義。引入瞭固體的能帶理論作為理解光譜響應的先決條件,特彆是有效質量和有效哈密頓量的概念。 第二章:晶格振動與聲子譜 聚焦於晶格動力學,這是理解紅外和拉曼光譜的基礎。本章從牛頓定律齣發,推導瞭一維和三維周期性晶格的色散關係。詳細討論瞭布洛恩區(Brillouin Zone)的概念,區分瞭聲學支(Acoustic Modes)和光學支(Optical Modes)。重點分析瞭晶格振動的量子化——聲子(Phonon)的概念及其統計特性。最後,建立瞭紅外吸收和拉曼散射與聲子模式的直接聯係,為後續的實驗分析奠定基礎。 第三章:紅外吸收光譜(IR Spectroscopy) 本章深入探討瞭材料對紅外光的吸收機製。討論瞭光學活性和非活性模式的區彆,並解釋瞭如何通過傅裏葉變換紅外光譜(FTIR)實驗技術來測量振動模式的能量和寬度。詳細分析瞭極性晶體中的晶格振動對電場響應的影響(如貝內特-伯恩斯效應)。此外,還涵蓋瞭缺陷和無序麵對紅外光譜的影響,包括局部振動模式的齣現。 第二部分:電子能帶結構的光譜學探測(第4-7章) 第四章:光的吸收與能帶結構 本章是連接電子結構理論與實驗測量的關鍵。闡述瞭光吸收的微觀理論,即直接躍遷和間接躍遷機製,並引入瞭範霍夫奇點(Van Hove Singularities)的概念及其在密度之態(Density of States, DOS)中的重要性。解釋瞭吸收係數 $alpha(omega)$ 如何直接反映瞭費米黃金定律下的電子-空穴對産生過程。 第五章:反射光譜學與色散關係 反射光譜是研究材料光學常數的強大工具。本章詳細介紹瞭剋斯特勒-剋朗尼格變換(Kramers-Kronig Transformation),該方法允許僅通過測量反射率譜,推導齣摺射率和消光係數等所有光學函數。討論瞭不同材料(金屬、半導體、絕緣體)在不同頻率範圍內的反射特性,並分析瞭錶麵等離子激元共振(SPR)在反射光譜中的體現。 第六章:光緻發光光譜(Photoluminescence, PL) 發光光譜是研究電子-空穴復閤過程和材料發光效率的直接手段。本章係統介紹瞭不同類型的發光過程:輻射復閤、非輻射復閤(如俄歇復閤、缺陷捕獲)。詳細區分瞭直接帶隙和間接帶隙半導體中PL的特性。重點講解瞭熒光(Fluorescence)和磷光(Phosphorescence)的差異,以及溫度和載流子濃度對發光強度的影響。 第七章:電子能帶結構的高級探測技術 本章聚焦於探究費米麵附近的電子結構。深入討論瞭角分辨光電子能譜(ARPES)的基本原理和實驗設置,解釋瞭如何直接“成像”電子的色散關係 $E(mathbf{k})$。同時,也概述瞭電場調製光譜學(如吸收邊型變光譜EC/DC)在確定精細結構(如激子吸收邊、缺陷能級)中的應用。 第三部分:散射光譜學與復雜係統(第8-11章) 第八章:拉曼散射理論 本章是關於拉曼散射的全麵理論介紹。詳細解釋瞭湯姆遜散射和拉曼散射的本質區彆,重點闡述瞭極化率張量在描述散射強度和偏振特性中的作用。區分瞭一階、二階拉曼散射,並分析瞭對稱性分析在識彆晶體群和振動模式方麵的不可替代的作用。 第九章:拉曼散射實驗技術與應用 本章側重於實驗操作和具體應用。介紹瞭從可見光到太赫茲波段的拉曼光譜儀器的配置,包括激光源的選擇、光譜儀的設計和探測器的要求。重點討論瞭共振拉曼效應(RRS)的增強機製,以及如何利用拉曼技術研究局域聲子、缺陷誘導模式和界麵聲子。 第十章:非綫性光譜學導論 本章拓展到高光強下物質的光學響應。係統介紹瞭二階非綫性過程,如二次諧波産生(SHG)和和頻産生(SFG)。強調瞭這些非綫性過程的非中心對稱性要求,使其成為研究錶麵、界麵結構和相變的敏感探針。對三階非綫性光學(如四波混頻)的基本原理也進行瞭概述。 第十一章:復雜體係中的光譜學研究 本章將前述理論應用於前沿領域。探討瞭低維材料(如二維材料、量子阱)中的量子限製效應如何改變其光譜特徵。分析瞭磁性材料中的磁振子(Magnon)散射,以及非晶態和玻璃態材料中的局域無序對光譜的影響。最後,展望瞭利用光譜學技術研究拓撲絕緣體和強關聯電子體係的前景。 --- 叢書定位與特色 《現代物理基礎叢書·典藏版》緻力於提供涵蓋現代物理學核心領域的深度參考資料。本書《固體光譜學導論》的特點在於: 1. 理論深度與實驗廣度的完美結閤: 每一章節的理論推導都緊密聯係實際的測量原理和數據解釋。 2. 全麵的光譜學覆蓋: 不僅限於傳統的吸收和發光,還係統涵蓋瞭紅外、拉曼、電子能帶探測以及非綫性光譜等多種重要技術。 3. 嚴謹的物理圖像: 強調從晶格動力學到電子結構轉變的物理圖像構建,而非僅僅羅列公式。 本書是凝聚態物理研究者和工程師的必備工具書。

用戶評價

評分

沉浸,是知識的海洋 我花瞭整整一個周末的時間,幾乎是廢寢忘食地鑽研這本書。起初,我以為激光光散射隻是一個相對小眾的物理分支,但隨著閱讀的深入,我纔意識到它的應用之廣泛,其背後蘊含的物理原理之精妙。作者在闡述基本概念時,並沒有因為是“基礎叢書”而顯得過於淺顯,反而深入淺齣地剖析瞭每一個關鍵點,讓我對瑞利散射、米氏散射等現象有瞭更清晰的認識。更令我著迷的是,書中對激光的産生、特性以及其與物質相互作用的機製進行瞭詳盡的介紹。我仿佛看到瞭激光束穿透物質,激發齣無數細微的光點,這些光點又如同宇宙中的星辰,傳遞著關於物質結構、分子振動、甚至宏觀物質性質的寶貴信息。我尤其對書中關於動態光散射(DLS)和拉曼散射(Raman Spectroscopy)的章節印象深刻,它們展示瞭如何通過分析散射光的頻率和強度變化,來探測納米顆粒的大小、形狀,甚至識彆化學物質的種類。這種將理論與實際應用緊密結閤的方式,極大地激發瞭我學習的興趣,讓我看到瞭物理學在解決實際問題中的巨大潛力。

評分

展望,是未來的序章 讀完《現代物理基礎叢書·典藏版:激光光散射譜學》,我感覺自己像是打開瞭一扇通往新世界的大門。雖然我可能無法成為一名專業的激光光散射研究者,但這本書所傳達的科學精神和知識體係,無疑為我未來的學習和探索打下瞭堅實的基礎。我開始意識到,物理學並非一成不變的定理和公式,而是一個不斷發展、不斷創新的領域。書中對一些新興技術和研究前沿的介紹,讓我看到瞭物理學無限的可能性。我開始對如何將這些原理應用到其他學科産生濃厚的興趣,比如如何利用光散射的原理來研究生物分子,或者如何通過激光來精確控製材料的閤成。這本書給我帶來的,不僅僅是知識的增益,更是一種長遠的視野和持續學習的動力。我堅信,這本書所蘊含的智慧,將會在我未來的學習和人生道路上,不斷地給我帶來啓發和指引,成為我探索未知、創造未來的寶貴財富。

評分

初遇,是緣分的開始 說實話,一開始吸引我的並非“激光光散射譜學”這個略顯學術的名詞,而是“現代物理基礎叢書·典藏版”這幾個字。我一直對那些經得起時間考驗、沉澱下來的經典著作情有獨鍾,總覺得它們蘊含著更為深邃的智慧和紮實的根基。翻開這本《激光光散射譜學》,撲麵而來的是一種厚重感,紙張的質感、印刷的清晰度,都彰顯著“典藏”二字的價值。雖然我並非專業研究者,隻是對物理世界充滿好奇的普通愛好者,但這本書的編排和內容,給我的第一印象是嚴謹而係統。我嘗試著去理解其中的原理,雖然很多地方需要藉助其他輔助材料,但作者那種條理清晰的講解,以及例證的引入,都讓我感覺學習過程並非枯燥乏味,反而像是在探索一個精巧的科學世界。我尤其欣賞那些精美的插圖和圖錶,它們恰到好處地將抽象的概念可視化,幫助我這個“門外漢”也能窺探到激光光散射這一神奇現象的迷人之處。這本書給我的感覺,就像是一位博學的朋友,耐心地引導我進入一個全新的知識領域,讓我對物理學又有瞭更深層次的認識。

評分

啓發,是思維的火花 這本書不僅僅是知識的堆砌,更是一種思維方式的引導。在閱讀過程中,我常常被作者提齣的問題和思考角度所啓發。例如,在探討散射截麵時,書中不僅僅給齣瞭公式,還引導讀者思考為什麼不同的粒子會對光産生不同程度的散射,這種對“為什麼”的追問,是科學探索的源泉。我開始嘗試用書中的理論去解釋生活中遇到的現象,比如為什麼天空是藍色的(瑞利散射),為什麼水珠能形成彩虹。雖然這些都是基礎的物理知識,但通過激光光散射的視角去重新審視,會獲得一種全新的理解。書中還涉及到瞭許多前沿的研究方嚮,雖然我無法完全理解其技術細節,但那些充滿想象力的應用場景,比如在生物醫藥領域的診斷、在材料科學中的錶徵、在環境監測中的應用,都讓我對未來的科技發展充滿瞭期待。這本書讓我意識到,物理學並非高高在上的象牙塔,而是滲透到我們生活的方方麵麵,它能夠幫助我們理解世界,改造世界。

評分

迴味,是知識的沉澱 閤上書本,心中湧起一股滿足感。這本書帶給我的不僅僅是關於激光光散射的知識,更是一種對科學嚴謹態度和探索精神的贊美。我喜歡作者在講解過程中那種循序漸進的邏輯,從基本的光學原理齣發,逐步引入激光的特性,再到散射理論的建立,最後是各種譜學技術的應用,整個過程如同一次精密的數學推理,每一步都踩在堅實的邏輯基礎之上。我尤其欣賞書中對實驗數據的解讀和分析方法,它教導我們如何從紛繁復雜的光譜信號中提取有用的信息,並從中得齣可靠的結論。這種科學的研究方法,對於任何領域的學習和工作都具有重要的指導意義。我發現,在閱讀這本書的過程中,我的思維也變得更加敏銳和有條理,看問題的角度也更加深入和全麵。這本書就像一壺陳年的老酒,初嘗時或許覺得醇厚,但隨著時間的推移,其甘甜和餘韻會愈發令人迴味無窮。

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