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出版者:

作者:韦丹

出品人:

页数:328

译者:

出版时间:2009-1

价格:45.00元

装帧:

isbn号码:9787030229793

丛书系列:

图书标签:

• 材料学
• 料要成材，材要成器
• 电磁学
• 光学
• 材料科学
• 电磁光
• 光与物质相互作用
• 物理学
• 固体物理
• 纳米光子学
• 材料物理
• 光学材料

材料的电磁光基础 本书深入探讨了材料在电磁和光学领域的基本性质与行为。内容涵盖了材料如何与电磁波相互作用，以及这些相互作用如何决定了材料的光学特性，例如透明度、反射率、折射率以及吸收光谱。 核心内容概览： 电磁场与材料的相互作用： 介电材料： 详细阐述了电场如何引起材料内部电荷的极化，包括电子极化、原子极化和取向极化。我们将深入研究介电常数（ε）的概念，以及它如何随频率的变化（色散）影响材料的电响应。讨论了电滞回线，揭示了非线性介电行为。 导电材料： 重点分析了自由电子或载流子在电场作用下的定向运动，从而产生电流。介绍了电导率（σ）、电阻率以及欧姆定律在材料层面的体现。深入探讨了霍尔效应，以及其在判断载流子类型和浓度中的应用。 磁性材料： 讲解了材料的磁化过程，包括顺磁性、抗磁性和铁磁性等基本磁学现象。详细阐述了磁畴、磁畴壁以及磁滞回线等概念，并分析了不同磁性材料在外部磁场下的响应特性。 光与材料的相互作用： 光的传播与折射： 基于麦克斯韦方程组，探讨了光在不同介质中的传播速度和方向变化。深入研究了折射率（n）的概念，以及其与材料介电常数和磁导率的关系。详细分析了斯涅尔定律以及全反射现象。 光的反射与吸收： 解释了光与材料界面相互作用时发生的反射。探讨了材料对光的吸收机制，包括自由载流子的吸收、电子跃迁吸收（如带间跃迁、缺陷态跃迁）以及声子吸收。引入了吸收系数（α）的概念，并分析了其与材料结构和组分的关系。 光的散射： 讨论了光在传播过程中遇到介质不均匀性而发生的方向改变，包括瑞利散射和米氏散射，并分析了其在材料表征中的应用。 光致发光与电致发光： 阐述了材料吸收光能后重新发射光的过程，包括荧光和磷光。研究了电场激发材料发光的现象，并分析了其在LED等器件中的应用原理。 材料的电磁光学特性与宏观性质的联系： 能带理论基础： 简要介绍了固体材料的能带结构，包括价带、导带和禁带宽度，并解释了这些能带结构如何决定材料的导电性和光学吸收特性。 光学常数： 深入讨论了复折射率（ñ = n + ik）和复介电常数（ε̃ = ε' - iε''）的概念，以及它们如何统一描述材料对电磁场的吸收和传播特性。 材料分类与应用： 基于上述电磁光基础，对不同类型的材料（如金属、半导体、绝缘体、磁性材料）进行分类，并详细阐述了它们的电磁光特性在实际应用中的体现，例如： 金属： 高反射率、自由载流子吸收，应用于反射镜、导电层。 半导体： 带隙决定了可见光或红外光的吸收和透射，是光电器件（如太阳能电池、LED、光探测器）的核心材料。 绝缘体： 介电损耗低，光学透明度高，用于绝缘层、光学元件。 磁性材料： 在磁场下的光学响应变化（如法拉第效应、磁光克尔效应），应用于磁光记录、光隔离器。 等离子体材料/超材料： 通过结构设计实现负折射率、完美吸收等奇异的光学特性，开辟了新的应用领域。 测量方法与表征技术： 简要介绍了几种常用的电磁光性能测量技术，如椭圆偏振法（Ellipsometry）、紫外-可见分光光度法、反射/透射谱测量、电磁谐振法等，帮助读者理解如何获取和解读材料的电磁光参数。 本书旨在为材料科学、物理学、电子工程、光学工程等相关领域的学生和研究人员提供坚实的理论基础，帮助他们理解和设计具有特定电磁光功能的材料和器件。通过对材料内在属性与宏观电磁光响应之间关系的深入剖析，读者将能够更好地掌握如何根据应用需求选择、设计和优化材料。

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读完这本专著，我最大的感受是其对“光与物质相互作用”这一主题的系统性和全面性。它不仅仅是一本物理原理的罗列，更像是一份详尽的材料科学路线图。作者并没有回避那些复杂的数学推导，反而将其视为理解现象本质的必要路径。从麦克斯韦方程组在材料中的边界条件，到自由电子模型在交流电场下的动力学行为，每一步的逻辑推导都经过了精心的设计和打磨。我特别欣赏其中关于“非线性光学效应”部分的论述，它以一种非常清晰的层次结构，将高阶极化率的概念层层展开，使得原本晦涩的现象有了清晰的数学描述。书中提供的图表质量极高，许多关键的能带结构图和反射/透射谱线图，比我以往阅读的任何资料都要直观明了。这本书的价值在于，它迫使读者去思考“为什么”材料会表现出特定的电磁响应，而非仅仅记住“是什么”。对于希望在光电子器件设计领域深耕的工程师而言，这本书提供的理论深度是无可替代的基石。

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坦白说，我当初抱着略微怀疑的心态翻开这本书，担心内容会过于偏向理论的“象牙塔”而缺乏实际指导意义。然而，我的担忧很快就被打消了。本书在结构编排上展现出一种罕见的平衡感。一方面，它对经典电磁理论的回归和重述相当到位，确保了读者对基础有坚实的把握；另一方面，它巧妙地将这些基础知识迁移到了现代材料体系——如半导体异质结、表面等离激元（SPPs）以及介电超材料等——的分析中。这种从基础到前沿的无缝过渡，极大地提升了阅读的连贯性。我尤其赞赏作者在讨论特定材料体系时，会穿插介绍相应的实验表征技术，例如椭偏仪原理和傅里叶变换红外光谱（FTIR）的应用。这使得理论分析不再是空中楼阁，而是与实际的实验室操作紧密相连。对于研究生来说，这本书不仅是理论指导，更是进行实验设计和数据解读的“操作手册”。它的深度足以支撑博士阶段的初步研究，广度则能让人对整个学科脉络有一个宏观的把握。

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这本关于“材料的电磁光基础”的书籍，对于初次接触这个领域的读者来说，无疑是一扇通往微观世界奥秘的窗户。书中的讲解深入浅出，作者似乎有一种魔力，能将那些看似抽象难懂的物理概念，通过生动的比喻和清晰的逻辑结构，变得触手可及。特别是对材料在不同频率电磁波作用下的响应机制的剖析，其深度和广度令人印象深刻。书中对介质的宏观电磁性质与微观结构之间的内在联系的阐述，构建了一个非常扎实的理论框架。我尤其欣赏作者在介绍基本概念时所采用的渐进式教学方法，它使得读者能够稳扎稳打地建立起对等离子体、介质损耗、色散关系等核心主题的理解，而不是仅仅停留在表面公式的记忆上。如果说有什么可以改进的地方，或许是在某些前沿应用案例的展示上可以再增加一些实例，例如在柔性电子或生物医学成像领域的最新进展，这样能更好地激发读者的研究热情，将理论与实际应用紧密结合起来。总体而言，这是一本兼具学术严谨性与教学友好度的优秀教材，是相关专业学生和研究人员案头必备的参考书。

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阅读体验上，这本书的文字风格成熟、内敛，透露着一位资深学者对学科的深刻洞察力。它没有使用花哨的语言来吸引眼球，而是依靠严谨的逻辑和无可辩驳的事实来建立权威性。在我看来，这本书最出彩的一点是其对“维度效应”和“界面物理”的重视。在讨论薄膜和纳米结构时，作者清晰地阐述了当材料尺寸进入纳米量级后，体态理论失效，需要引入表面电子效应、量子限制效应等新概念来解释其独特的电磁特性。这种对尺度效应的深入剖析，是很多入门级教材所欠缺的。书中对不同晶向材料的各向异性电磁响应分析也非常透彻，对于研究单晶材料或具有特定结构取向的薄膜体系的科研人员而言，提供了极具价值的解析工具。要充分吸收这些内容，读者需要投入大量的时间和精力去消化每一个定义和证明，但这种智力上的挑战是值得的，因为它带来的知识增量是革命性的。

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这本书给人的整体感觉是“厚重”而“可靠”。它就像一本被反复打磨、沉积了多年研究智慧的工具书，而非快餐式的科普读物。我注意到，作者在处理一些有争议或仍存在不同学派观点的领域时，总是采取一种公正的立场，详细介绍主流模型的同时，也会提及替代性的解释框架，这体现了极高的学术操守。例如，在讲解光在随机介质中的传输特性时，不仅覆盖了传统的退后散射理论，也引入了波导理论和局域化现象。对于希望全面掌握材料电磁光学特性的读者，这本书无疑提供了从经典到量子的全景图。如果非要提一个遗憾，那就是插图的黑白印刷限制了某些彩色光谱或偏振态的可视化效果，如果能配有彩图版本，对于理解偏振相关现象的教学效果会更上一层楼。但瑕不掩瑜，这本书的学术价值和参考密度，使其在同类书籍中占据了极高的地位。

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