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出版者:

作者:Iizuka, Keigo

出品人:

页数:1056

译者:

出版时间:2002-6

价格:2231.00 元

装帧:

isbn号码:9780471411154

丛书系列:

图书标签:

• 光子学
• 光学
• 光电子学
• 激光
• 非线性光学
• 光纤
• 集成光学
• 光学材料
• 光波导
• 光器件

晶体学基础与材料结构分析 作者： [虚构作者姓名，例如：张伟, 李明] 出版社： [虚构出版社名称，例如：科学技术文献出版社] 出版年份： [虚构年份，例如：2024] 页数： 约650页 --- 内容简介 本书《晶体学基础与材料结构分析》系统深入地探讨了固体材料的微观结构、对称性原理以及现代结构表征技术。全书围绕晶体学理论的构建、晶体结构解析的经典方法与前沿进展，以及如何将这些理论应用于理解和设计新型功能材料展开。本书旨在为材料科学、化学、物理学及相关工程领域的研究人员和高年级本科生提供一套严谨而实用的理论框架和实践指导。 第一部分：晶体学的基石 本部分奠定了理解固体结构的基础。首先，我们详细阐述了晶体周期性的基本概念，包括点阵、晶胞的选择与定义，以及布拉维点阵的14种类型。重点解析了晶体学的基本对称操作——旋转轴、反演中心和滑移面/螺旋轴的几何意义及其在晶体群中的组合规则。 接着，引入了费洛斯符号（Hermann-Mauguin符号），这是描述宏观和微观对称性的核心工具。书中通过大量的图示和实例，清晰地解释了空间群的构建逻辑，并详细分类讲解了230个空间群的特征。对于理解材料的本征物理性质（如压电性、铁电性、光学活性）至关重要，因为这些性质直接受晶体对称性的制约。 此外，晶体结构信息的载体——倒易点阵的概念被深入剖析。倒易点阵不仅是理解衍射现象的理论基础，也是傅里叶变换在晶体学中应用的几何体现。我们详细讨论了倒易空间中的矢量关系、布里渊区及其拓扑结构，为后续的能带理论打下坚实基础。 第二部分：衍射物理与结构解析 本部分是全书的核心，聚焦于利用波与晶体相互作用来确定原子排列的实验方法——晶体学衍射。 首先，基于劳厄条件和德拜-沃勒公式，我们推导了X射线、电子束和中子束与晶体相互作用的物理机制。特别强调了晶体衍射的菲涅尔衍射理论和Patterson函数在结构解析中的应用。书中详尽阐述了结构因子的计算，包括原子散射因子、洛伦兹因子和偏振因子，以及衍射强度与结构因子模的平方之间的关系。 重点章节介绍了单晶衍射技术（Single Crystal X-ray Diffraction, SC-XRD）的实验流程、数据采集（如$omega$扫描、$Phi$扫描）和数据处理（如吸收校正、洛伦兹校正）。针对初学者容易混淆的对称等价点和衍射群的概念，我们提供了清晰的区分和实例分析。 对于粉末材料，本书详细介绍了粉末X射线衍射（PXRD）。从布拉格方程的物理意义出发，我们深入讲解了衍射峰的积分强度、半高宽（HWHM）与微观结构（如晶粒尺寸、微应变）之间的关系。谢勒公式（Scherrer Formula）和Rietveld精修方法被作为现代粉末结构分析的两大支柱进行全面论述。Rietveld方法不仅是定量分析的基础，也是处理复杂结构和多相混合物的有力工具，书中提供了详细的软件操作思路和参数优化策略。 第三部分：电子与中子衍射 为了拓宽结构分析的视角，本书扩展讨论了电子衍射和中子衍射。 电子衍射在薄膜和纳米材料的研究中不可或缺。我们对比了透射电子显微镜（TEM）中的明场像、暗场像以及高分辨透射电镜（HRTEM）的成像原理。特别是对于晶格像的解释，书中详细分析了像对比度（Phase Contrast Imaging）的形成机制，以及如何通过傅里叶变换分析（FFT/IFFT）从高分辨图像中提取晶格常数和缺陷信息。 中子衍射因其对轻元素（如氢、锂）的敏感性以及磁性探测能力而具有独特优势。本部分阐述了中子束的产生、与物质的相互作用（核散射截面）以及磁性结构分析的原理。如何利用中子衍射来确定材料中的磁有序态、磁结构以及原子在晶格中的精确位置，是本章的重点。 第四部分：高级结构分析与应用 本部分探讨了如何将晶体学知识应用于解决实际的材料科学问题。 缺陷结构与非化学计量比： 晶体学模型通常基于理想结构，但真实材料普遍存在缺陷。本书讨论了点缺陷（空位、间隙原子）、线缺陷（位错）和平面缺陷（孪晶、堆垛层错）如何影响衍射峰形和整体性能。我们引入了平均结构模型和瞬时结构模型的概念来描述无序和统计分布的原子。 固溶体与相变： 晶体学是研究固溶体（Solid Solutions）和相变的关键工具。书中分析了Vegard定律在线性固溶体中的应用，以及相变过程中晶体群的变化和晶格参数跳变的表征。相变过程中的原位衍射技术被作为研究动态过程的重要手段进行了介绍。 功能材料中的晶体学挑战： 针对电池电极材料（如锂离子电池的层状氧化物）、催化剂载体以及多铁性材料，本书提供了具体的案例分析。例如，如何通过精修确定锂离子在不同晶格位点上的占据率，或如何利用对称性分析预测材料的电学和磁学耦合效应。 软件与数据处理： 为了保证本书的实践性，书中穿插了大量关于主流晶体学软件（如ShelX、GSAS、FULLPROF）的界面和基本输入文件结构介绍，并强调了数据可视化和结果报告的标准规范。 --- 本书特色 1. 理论与实践的深度融合： 全书结构逻辑严谨，从基础的群论对称性到复杂的衍射数据精修，层层递进，每项理论推导后都紧接着具体的实验或计算实例。 2. 全面的衍射工具箱： 不仅限于传统的X射线单晶分析，还涵盖了粉末衍射的定量精修、电子衍射的像分析，以及中子衍射的应用，构建了完整的材料结构分析方法论。 3. 强调对称性与性质的关联： 贯穿全书，不断强调晶体对称性如何决定材料的宏观物理特性，帮助读者从结构层面理解功能起源。 4. 丰富的图表与示意图： 包含大量晶体结构投影图、对称元素示意图和衍射图谱实例，有效辅助理解抽象的几何概念。 目标读者： 材料物理、无机化学、固体物理、凝聚态物理等相关专业的研究生、博士后，以及从事晶体材料研发和表征的工程师。

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这本书的封面设计就吸引了我，有一种经典的学术著作的沉稳感，书名“Elements of Photonics”更是直接点明了主题，预示着它将带领读者深入了解光子学的基本原理。作为一名对光学领域充满好奇的爱好者，我一直渴望能有一本系统性强、又不至于过于晦涩难懂的入门读物。这本书的出版无疑满足了我的这一期待。我尤其关注它在理论深度和实际应用之间的平衡。光子学作为一个快速发展的领域，既有深厚的物理学基础，又在通信、计算、传感等诸多前沿技术中扮演着关键角色。我希望这本书能够清晰地阐述光子学的核心概念，比如光的本质、光与物质的相互作用、各种光电器件的工作原理，同时也能通过丰富的案例分析，展现这些理论在现实世界中的重要价值。如果书中能够包含一些历史性的发展脉络，介绍一些关键的里程碑式发现和科学家，那将更加增色不少，能够帮助读者更好地理解光子学为何以及如何发展至今。我对它在图示和公式推导上的清晰度也抱有很高期望，毕竟，直观的理解往往是掌握复杂概念的基石。

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这本书的书名“Elements of Photonics”本身就给我一种想要立刻翻阅的冲动。它听起来像是一本能够构建起我对光子学完整认知体系的基石。我特别期待书中能够详细讲解光子的产生、传输和探测等基础环节。例如，对于激光器的工作原理，我希望书中能不仅仅停留在概念层面，而是深入到其内部的能级跃迁、受激辐射等物理过程，并给出清晰的数学模型。同样，在光纤通信的部分，我对光信号如何在光纤中传输，以及会遇到哪些损耗和失真，这些细节的阐释非常感兴趣。光子学在量子信息、量子计算等新兴领域的应用也是我关注的焦点，我希望这本书能够为我打开一扇通往这些前沿领域的大门，让我理解光子在其中扮演的独特角色。同时，作为一本“Elements”级别的书籍，它应该能够为我未来进一步深入学习更专业的领域打下坚实的基础。如果书中能够提供一些推荐的进一步阅读资源，那将是对读者非常有益的补充，能够引导我沿着正确的方向继续探索。

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“Elements of Photonics”这个书名，让我联想到了一本能够梳理出光子学脉络的经典之作。我对于书中对光学现象的解释方式非常在意，比如瑞利散射、拉曼散射这些有趣的物理现象，希望能够以一种易于理解的方式进行阐述，并且最好能结合一些生动形象的比喻，或者实际的观测例子。对于光子晶体、超材料等近年来非常热门的概念，我更希望书中能够提供清晰的几何结构和电磁波相互作用的原理讲解，而不是仅仅停留在它们“有什么用”的层面。对于光学测量和传感技术，我希望它能介绍不同类型的传感器，以及它们是如何利用光子学的原理来感知和量化物理量的。这本书如果能够在我对光子学的初步认知上，增添一些对它在生物医学影像、环境监测等跨学科应用上的介绍，那我将感到非常欣喜。它应该能够帮助我看到光子学不仅仅是物理学的一个分支，更是连接多个学科的桥梁。

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“Elements of Photonics”这个书名，让我对它所能提供的知识深度和广度产生了浓厚的兴趣。我期待这本书能够引领我走进光与物质的微观世界，理解光子的量子性质，以及它如何在半导体器件中被操控。特别是对于光电探测器的工作机制，例如光电二极管、光电倍增管等，我希望能够了解它们将光信号转化为电信号的详细过程，以及其关键的性能指标，如量子效率、响应时间等。如果书中能够介绍一些与光子技术相关的集成电路设计，例如如何将多个光学元件集成到一个芯片上，那将是对我极大的启发。我希望它能不仅仅停留在理论层面，而是能让我对“光子芯片”这样的前沿技术有一个初步的认识。同时，如果书中能够提供一些实际操作的建议，或者在实验设计上的思考，那我将觉得这本书的价值得到了极大的提升。

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读到“Elements of Photonics”这个名字，我第一反应是它应该是一本扎实、权威的光学入门教材。我特别关注书中对于光在不同介质中的传播特性，以及衍射、干涉这些基本光学现象的数学描述。我希望书中能够详细推导这些现象背后的公式，并解释每个参数的物理意义。对于光学材料的选择和设计，比如不同折射率的介质如何影响光路，以及如何利用这些特性构建光学元件，我希望书中能有深入的探讨。例如，关于透镜的设计原理，以及各种镜头的成像质量如何受到光学设计的影响，这都是我非常感兴趣的内容。如果书中能够包含一些关于光学测量中的误差分析和不确定度评定，那对于我理解实验结果的准确性将大有裨益。而且，一本好的“Elements”书籍，应该能够为我提供学习后续更高级课题，如非线性光学、量子光学等，所必需的数学和物理基础。

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