A Primer in Density Functional Theory (Lecture Notes in Physics) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Fiolhais, Carlos/ Nogueira, Fernando (EDT)/ Marques, Miguel A. L. (EDT)/ Fiolhais, Carlos (EDT)/ Nog

出品人:

页数:256

译者:

出版时间:2003-08-05

价格:USD 79.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9783540030836

丛书系列:

图书标签:

• Density Functional Theory
• Quantum Chemistry
• Computational Physics
• Electronic Structure
• Solid State Physics
• Condensed Matter Physics
• Physics
• Chemistry
• Lecture Notes
• Newnes

《密度泛函理论入门》（物理学讲义）是一本为初学者量身打造的密度泛函理论（DFT）指南。本书旨在深入浅出地介绍DFT的基本概念、核心原理和实际应用，帮助读者快速掌握这一在凝聚态物理、材料科学、化学以及量子化学等领域具有广泛影响力的计算方法。 本书内容编排循序渐进，从最基础的物理概念出发，逐步引导读者理解DFT的理论框架。首先，它会详细阐述量子力学中电子结构理论的挑战，以及为何需要发展新的计算方法。在此基础上，作者将引入密度泛函理论的核心思想—— Hohenberg-Kohn 定理，清晰地解释为何电子密度可以作为系统的基本变量，以及如何通过泛函来描述系统的能量。 随后，本书将深入探讨 Kohn-Sham 方法，这是DFT中最常用和最成功的近似。读者将学习到 Kohn-Sham 方程的推导过程，理解其与单粒子薛定谔方程的类比，以及引入交换关联泛函的重要性。书中将详细介绍各种常见的交换关联泛函，如 LDA（局域密度近似）、GGA（广义梯度近似），并分析它们各自的优缺点以及适用范围。对于更高级的读者，书中还会触及 meta-GGA 和混合泛函等更精确的交换关联模型。 为了使读者能够真正掌握DFT的应用，本书还包含了大量的示例和讲解，涵盖了 DFT 在实际问题中的应用。这包括： 电子结构计算： 如何利用 DFT 计算固体材料的能带结构、态密度、原子结构和化学键性质。 分子模拟： 如何应用 DFT 研究分子的几何构型、化学反应活性、光谱性质以及热力学性质。 材料设计： 如何利用 DFT 预测新材料的性质，指导实验研究，例如催化剂的设计、电池材料的开发等。 表面与界面： 如何使用 DFT 分析固体表面的吸附、反应以及界面处的电子行为。 本书特别注重理论的物理直观性，并辅以必要的数学推导，确保读者能够理解 DFT 背后的物理机制，而非仅仅停留在公式层面。文中穿插了许多图示和表格，帮助读者更形象地理解抽象的理论概念。 此外，对于希望将 DFT 应用于实际计算的读者，本书还会提供关于如何使用现有的 DFT 软件包（如 VASP, Quantum ESPRESSO, SIESTA, Gaussian 等）的入门指导。虽然本书不会深入讲解具体软件的每一个细节，但会提供足够的基础知识，让读者能够快速上手，进行自己的计算模拟。 《密度泛函理论入门》的受众群体包括但不限于： 研究生和高年级本科生： 学习凝聚态物理、材料科学、化学、量子化学等专业的学生，他们需要掌握 DFT 作为核心计算工具。 研究人员： 希望将 DFT 引入自己研究工作中的科学家和工程师，无论是理论研究还是应用开发。 对量子化学计算感兴趣的初学者： 希望系统学习 DFT 的基本原理和方法的读者。 本书的特点在于其清晰的逻辑、详实的讲解和对物理概念的深入挖掘。它不仅是一本理论教材，更是一本实践指南，旨在帮助读者建立起对 DFT 的全面理解，并能够自信地将其应用于解决实际的科学和工程问题。通过阅读本书，读者将能够理解 DFT 的强大之处，并掌握如何利用它来探索物质的微观世界。

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阅读这本书的过程，与其说是学习，不如说是一次与领域内资深专家的深度对话。作者的语言风格非常老练和沉稳，没有过多的华丽辞藻去渲染气氛，而是直截了当地切入核心，用最精准的学术语言描述复杂的物理和数学概念。这种严谨性让初学者在感到敬畏的同时，也获得了一种踏实的学习路径感。我特别欣赏书中对于历史背景的交代，它不像一些当代教材那样只关注最新进展，而是会回溯到理论发展的关键节点，解释为什么某个概念会被提出，解决了当时的哪些核心难题，这种“知其所以然”的叙事方式，极大地增强了理论的内在说服力。每当遇到一个关键的数学公式时，作者总会适时地停下来，用几句话提炼出这个公式在物理意义上的核心贡献，这种点拨对于快速抓住知识要点至关重要。阅读完特定章节后，总有一种豁然开朗的感觉，仿佛自己站在了更高的台阶上，对整个理论体系有了更全面的把握，这正是优秀教材的魅力所在。

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从整体内容的组织和知识的递进来看，这本书的结构设计堪称精妙，它成功地平衡了理论的深度与教学的可及性。不同于那种堆砌公式的参考书，本书在引入每一个新的理论模型时，都像是搭建一座结构复杂的建筑，先打地基，再垒框架，最后才是精装修细节。作者很清楚地知道，如果一开始就抛出最复杂的数学形式，读者很容易望而却步，因此，它总会先用一种简化或类比的方式介绍核心思想，让读者对即将面对的挑战有一个心理预期和基本概念框架。这种由浅入深、层层递进的讲解策略，使得即便是对该领域处于探索阶段的研究者，也能稳步跟进，不会因为前期的知识断裂而感到迷茫。每当一个大章节结束时，作者都会用一段总结性的文字，将本章所学与整个理论框架进行整合和定位，这种宏观视野的反复强调，帮助读者在学习细节的同时，始终保持对全局的洞察力，确保知识点不是孤立地存在，而是有机地联系在一起。

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这本书的排版布局可以说是教科书级别的典范，简直是为那些需要长时间专注阅读的科研人员量身定做的。字体选择非常讲究，宋体和黑体的搭配既保证了公式和图表的清晰度，又让正文阅读起来格外流畅，长时间盯着屏幕看久了眼睛会疲劳，但捧着这本书却很少出现这种情况，这对于我这种习惯于纸质书的“老派”学习者来说，是极大的加分项。更值得称赞的是，那些复杂的数学推导和物理图像，作者似乎很懂得读者的痛苦，他们利用大量的留白和恰当的行距，让原本密集的信息块变得疏密有致，即便是初次接触这些概念的人，也能相对从容地消化吸收。尤其是一些关键定理的推导，常常会配有精美的插图（虽然是黑白的，但示意效果极佳），这些图示绝不是可有可无的装饰，它们是理解抽象概念的“拐杖”，没有它们，很多推导过程恐怕会变得晦涩难懂。这本书的细节处理，体现了对读者学习体验的深度关怀，这不是一本敷衍了事的出版物，而是一份用心打磨的学术精品。

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这本书的索引和术语表设计得极其考究，这对于一本涉及众多专业名词和符号的专著来说，简直是救命稻草。我发现，当你需要快速回顾某个不常用的符号定义或者某个专有名词的精确表述时，翻阅尾部的索引能够让你在最短的时间内定位到相关内容，而且索引的编排非常细致，甚至连那些在公式中作为下标或上标出现的变量都有所标注，这一点在处理高度耦合的理论体系时，是多么地实用和人性化啊。此外，书中的参考文献列表也做得非常专业和详尽，它不仅仅是列出了出处，很多条目后面还附有简短的评注，指明了该文献在理论发展中的具体贡献，这为读者想要进一步深挖某个细枝末节时，提供了极佳的导航。可以说，这本书的辅助阅读系统（索引、术语表、参注）的设计，充分体现了作者和编辑团队对读者实际研究需求的深刻理解，极大地提升了工具书的使用价值。

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这本书的封面设计着实是下了番功夫的，那种低调的深蓝色调，配上烫金的标题字体，一股浓浓的学术气息扑面而来，让人一眼就能感受到它的专业性和深度。当我第一次翻开它时，那种纸张的质感就给我留下了极佳的第一印象，厚实而又不失细腻，翻阅起来手感非常舒服，即便是长时间的阅读也不会觉得累。书的装帧质量也相当可靠，厚厚的篇幅却能保持得非常平整，看得出出版社在细节上确实是精益求精。而且，这种系列丛书的统一排版风格，放在书架上看起来非常整齐划一，对于有收藏爱好的读者来说，无疑是一种视觉上的享受。这本书的章节划分也体现了作者的匠心，从宏观的理论背景到具体的计算方法，逻辑脉络清晰可见，每部分之间的过渡都处理得恰到好处，引导性极强，仿佛有一位经验丰富的导师在旁边耐心为你梳理知识的框架。整体而言，这本书的“外在”就足以让人产生一种“这是一本值得细细品味的好书”的强烈预感，让人对接下来的阅读内容充满期待。

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