高等原子分子物理学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学出版社

作者:徐克尊

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2000-1

价格:25.00元

装帧:

isbn号码:9787030084552

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探秘宇宙的基石：现代材料科学与量子现象 本书聚焦于宏观世界与微观粒子交汇的领域，深入剖析了构成我们日常可见物质的原子与分子层面的基本规律，以及这些规律在尖端科技领域中的应用。 第一部分：材料的微观结构与宏观性质 第一章：晶体结构与缺陷工程 本书开篇即从固体物理学的核心——晶体结构入手，详细阐述了不同晶格类型（如面心立方、体心立方、六方密堆积）的几何特性及其对材料力学性能、导电性和光学特性的影响。我们不仅探讨了完美晶体的理论模型，更着重分析了晶体缺陷对材料性能的决定性作用。 点缺陷的类型与浓度分析： 深入讨论了空位、间隙原子、取代原子如何影响材料的扩散过程和电阻率。尤其关注如何通过精确控制缺陷浓度来实现半导体材料的掺杂调控。 线缺陷（位错）的运动学： 详细解析了刃型位错和螺型位错的 Burgers 矢量，并模拟了位错在应力场下的攀移和交滑移机制，这是理解金属塑性变形和加工硬化的关键。 面缺陷的能量学： 考察了晶界、孪晶界和表面能对材料微观形貌和化学反应活性的影响。特别阐述了晶界工程在发展高强度纳米晶材料中的策略。 第二章：电子结构与能带理论 本章构建了理解材料导电性的理论框架。从薛定谔方程在周期性势场中的求解出发，系统阐述了布洛赫定理的物理意义，并推导出能带结构的形成机制。 费米能级与导电分类： 区分了导体、半导体和绝缘体，并用严谨的数学工具描述了本征半导体与杂质半导体的载流子浓度与迁移率。 有效质量的概念： 阐明了电子在晶格中运动时如何表现出“有效质量”，并解释了这种简化模型如何成功应用于晶体管和光电器件的设计。 先进材料的能带工程： 讨论了如何通过应变工程（Strain Engineering）或引入周期性势场（如超晶格结构）来打开或改变禁带宽度，以优化光吸收或载流子传输效率。 第三章：磁性材料的微观起源 磁性是许多现代信息存储和能源技术的核心。本章专注于描述原子尺度上的磁矩来源及其相互作用。 朗之万与泡利不相容原理： 回溯了磁性的基本理论基础，区分了顺磁性、抗磁性和铁磁性的物理机制。 交换作用与磁畴结构： 详细分析了量子力学中的交换作用如何导致铁磁性材料中长程有序的产生。引入了磁畴壁能的概念，解释了磁畴的形成与运动，这是磁记录技术的基础。 自旋电子学导论： 展望了利用电子自旋而非电荷进行信息处理的前沿领域，重点介绍巨磁阻效应（GMR）和隧道磁阻效应（TMR）的物理机制及其在传感器和存储器中的应用。 第二部分：分子动力学与相变研究 第四章：分子间作用力与凝聚态现象 本章将视角从周期性的晶体结构扩展到更复杂的分子体系，探讨了范德华力、氢键等在决定液态、高分子材料及生物体系结构中的关键作用。 范德华力的精确计算： 讨论了伦敦色散力、偶极-偶极相互作用的理论模型，并展示了这些力如何影响气体液化的临界温度。 高分子链的构象统计： 引入了高分子物理学的基本概念，如均方末端距、自由体积理论，用于解释聚合物的粘弹性行为。 表面化学与润湿性： 阐述了杨氏方程及接触角测量的原理，解析了表面张力在液滴铺展和界面稳定性中的作用。 第五章：热力学与相变动力学 相变是物质从一种宏观状态转变为另一种状态的过程，其本质是能量和熵的竞争。 经典成核理论： 详细推导了相分离和结晶过程中的形核率，讨论了过冷度对异质成核和均质成核竞争的影响。 扩散控制的生长机制： 阐述了界面反应有限和扩散限制下的生长速度差异，这对于理解材料的快速凝固过程至关重要。 非平衡态热力学简介： 探讨了远离平衡态时的能量耗散和熵产生，为理解退火、烧结等热处理过程的优化提供了理论依据。 第三部分：光与物质的相互作用 第六章：原子光谱与量子力学基础 本章回归到原子层面的量子行为，为理解光学应用奠定基础。 氢原子模型与精细结构： 复习了玻尔模型，并基于狄拉克方程讨论了电子自旋的自然引入以及能级结构中的精细分裂。 多电子原子的选择定则： 阐述了角动量守恒在辐射跃迁中的体现，如偶极辐射的选择定则 $(Delta J = pm 1, 0)$，并解释了塞曼效应和斯塔克效应。 光谱线的展宽机制： 区分了多普勒展宽、自然线宽（自发辐射）和压力展宽，这对高精度光谱分析和激光性能至关重要。 第七章：激光物理与非线性光学 基于前述的光与原子相互作用，本章聚焦于受控光场的产生与应用。 受激辐射与粒子数反转： 深入解释了爱因斯坦的 A、B 系数，推导了激光振荡的阈值条件，并分析了不同泵浦机制的效率。 腔体光学与横模控制： 讨论了稳定激光谐振腔的设计原则，以及如何通过光阑控制输出光束的模式（TEM 模式）。 高强度光束的非线性效应： 介绍了二阶和三阶非线性过程，如倍频（SHG）、和频生成（SFG），并讨论了光在强电场下诱导材料折射率变化的现象，这是全光通信和超快光谱学的基石。 第八章：固体发光与量子效率 本章将理论模型应用于半导体器件，如LED和激光二极管的设计。 载流子复合机制： 区分了辐射复合（发光）和非辐射复合（热损耗），并引入了量子效率的概念。 异质结的构建与性能优化： 阐述了能带匹配在PN结和双异质结器件中的重要性，以及载流子限制如何提高发光效率。 量子点与量子阱： 探讨了低维结构对电子态的束缚效应，解释了如何通过调节量子尺寸来精确控制发光波长，这是下一代显示技术的基础。 全书结构严谨，逻辑连贯，旨在为读者提供一个从微观基本粒子到宏观材料功能实现的全面、深入的理解框架。

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