Foundations of Laser Spectroscopy pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Stenholm, Stig

出品人:

页数:268

译者:

出版时间:2005-12

价格:$ 19.15

装帧:

isbn号码:9780486444987

丛书系列:

图书标签:

• of
• 激光光谱学
• 光谱学
• 激光物理
• 原子物理
• 分子物理
• 量子光学
• 光学
• 物理学
• 分析化学
• 化学物理

深入理解光谱学的基石：从经典到前沿的理论与应用 图书名称：Foundations of Laser Spectroscopy 图书简介： 本书旨在为读者提供一个全面且深入的激光光谱学基础知识体系，涵盖了从基本的光与物质相互作用原理到尖端实验技术的广泛领域。本书的结构设计旨在引导读者逐步建立起坚实的理论框架，并熟练掌握在现代物理学、化学、材料科学以及生物医学等多个前沿领域中应用光谱学方法的关键技能。 第一部分：光谱学的基本原理与光与物质的相互作用 本书的开篇将深入探讨光谱学的基本概念和历史发展，为后续的专业内容打下坚实的基础。我们将详细解析原子和分子的能级结构，这是理解任何光谱现象的起点。通过量子力学的基础回顾，我们将阐明电子、振动和转动能级的起源，以及它们如何决定了物质的吸收和发射光谱特征。 随后，重点将放在光与物质相互作用的微观机制上。我们将系统地介绍吸收、自发辐射和受激辐射这三种基本过程。受激辐射，作为激光技术的核心机制，将被置于详尽的分析之下，包括其概率、线型函数（如洛伦兹线型、高斯线型及其混合形式）的物理起源及其对光谱分辨率的影响。此外，书中还将详细讨论多普勒展宽和碰撞展宽的物理图像，帮助读者理解在不同温度和压力条件下光谱线宽的实际行为。 第二部分：激光源的原理与特性 激光作为现代光谱学不可或缺的工具，其工作原理和特性构成了本书的重要组成部分。本部分将详细介绍激光的腔体设计、增益介质的选择、粒子数反转的实现机制。我们将剖析不同类型的激光器——包括气体激光器、固态激光器、半导体激光器——的工作特性、输出波长范围和功率稳定性，为读者选择合适的激光光源提供理论指导。 特别地，书中将详细讨论激光的光束质量（如高斯模式 $ ext{TEM}_{00}$）的数学描述和实际测量方法，以及激光的相干性（时间和空间相干性）对光谱学实验的影响。我们还将引入频率梳技术的基本概念，阐述其在超精细光谱测量中的革命性作用，并讨论超快激光脉冲的产生和表征。 第三部分：经典光谱技术与现代光谱仪器的构建 本部分将从实验装置的角度，详细介绍如何构建和操作高分辨率光谱系统。我们将深入研究色散元件的作用，包括棱镜和衍射光栅的原理与设计，重点分析了光栅方程、刻线密度与光谱分辨率之间的定量关系。 随后，本书将详细阐述单色器和光谱仪的结构与性能优化。读者将学习到如何评估仪器的杂散光水平、效率曲线以及有效焦距对分辨率的实际影响。对于高分辨率应用，我们将引入法布里-珀罗干涉仪（FP 腔）的理论，解析其自由光谱范围、尖锐度（Finesse）和透射函数，这对于进行原子或分子精细结构测量至关重要。 第四部分：激光光谱学的核心方法与应用 本书的核心章节将聚焦于利用激光的独特优势所发展起来的先进光谱技术。 1. 高精度吸收光谱技术： 我们将讨论如何利用窄线宽可调谐激光进行高精度饱和吸收光谱（Saturation Absorption Spectroscopy, SAS）的测量。重点将放在如何消除多普勒展宽限制，实现对原子或分子内部能级跃迁的精细结构解析。书中将详述原子钟、频率标准以及基础物理常数（如里德伯常数）测量的原理。 2. 荧光与散射技术： 激光诱导荧光（Laser-Induced Fluorescence, LIF）是探测分子分布和反应动力学的重要手段。我们将详细分析荧光衰减动力学、激发态粒子密度的确定方法，并讨论其在燃烧诊断和等离子体诊断中的应用。此外，拉曼散射（Raman Scattering）和共振增强多光子电离（Resonance-Enhanced Multi-photon Ionization, REMPI）技术也将被深入剖析，强调它们在分子结构和化学态分析中的独特优势。 3. 瞬态光谱与超快现象： 随着超快激光技术的发展，研究物质在皮秒和飞秒时间尺度上的动力学成为可能。本部分将介绍时间分辨光谱技术，如光栅扫描延迟线方法和泵浦-探测（Pump-Probe）技术。我们将从理论上解释傅里叶变换的限制与优势，并探讨如何利用这些技术追踪分子振动弛豫、电子转移和能量转移过程。 第五部分：数据处理与现代仪器接口 本书的最后一部分将指导读者如何将理论知识转化为实际的实验数据。我们将讨论光谱信号的采集、数字化和噪声抑制技术。数据处理部分将涵盖最小二乘拟合、曲线去卷积、背景扣除等标准流程。此外，考虑到现代光谱实验的高度自动化需求，本书还将简要介绍实验控制软件（如 LabVIEW 或 Python 接口）的基础架构，帮助读者建立起从激光控制、样品调制到数据分析的完整实验链条。 通过对以上五大部分的系统学习，读者不仅能够掌握激光光谱学的基本理论和技术，更能对如何设计、执行和解释复杂的现代光谱学实验获得深刻的理解。本书适合作为高年级本科生和研究生在光学、物理化学、原子分子物理等领域的教材或参考书。

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这本书的参考文献和索引系统堪称典范，体现了作者对学术严谨性的极致追求。每当我在阅读过程中对某个特定概念（比如，某个特定的激光增益机制或某种新型的非线性效应）产生疑问时，我总能在那一页或紧随其后的脚注中，找到明确的原始文献引用。这不仅仅是一个简单的致谢，更是一种对知识溯源的尊重，允许读者根据自己的兴趣点进一步深入挖掘。更值得称赞的是其后附带的专业术语索引，查找效率极高，对于需要快速回顾特定概念的科研人员来说，简直是效率倍增的利器。我曾尝试用它来定位几个关键的半导体激光材料的特性描述，每一次都能在几秒钟内找到准确的页面。这种对细节的关注，让整本书的工具属性得到了极大的强化。它不再仅仅是一本用于学习的书，更是一部可以随时查阅、随时参考的专业手册，其价值远超初次阅读时的体验，是一本可以陪伴我整个职业生涯的工具书。

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坦白说，初读时我担心这本书的数学部分会过于艰深，毕竟涉及到量子力学和电磁场理论的交集。然而，作者处理数学工具的方式非常老练和克制。它没有采用那种堆砌复杂算符和积分方程的“学术腔调”，而是非常有策略地引入必要的数学工具，并总是首先给出直观的物理图像。例如，在引入密度矩阵 formalism 时，它并未直接跳入复杂的矩阵运算，而是先用清晰的语言解释了为什么需要它来描述非相干性过程，然后再逐步引入矩阵形式。这种循序渐进的教学法，使得原本令人生畏的数学推导，变成了一种帮助深化理解的辅助手段，而非理解内容的障碍。书中对微扰理论在光谱线强计算中的应用讲解得尤为透彻，通过一系列简化和近似步骤，最终导出了可实际操作的公式。这种对教学节奏的精准把握，体现了作者深厚的教学经验，让复杂的物理世界变得触手可及，极大地增强了读者的自信心。

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这本书的排版和图示设计简直是视觉上的享受，这对于理解复杂的光谱学概念至关重要。我过去接触的几本相关书籍，图示总是晦涩难懂，常常需要花费大量时间去解读那些线条和箭头。然而，这本《Foundations of Laser Spectroscopy》在这方面做得极为出色。它巧妙地运用了三维图和能级示意图，将抽象的量子态具象化。特别是介绍拉曼散射和非线性光谱技术时，那些清晰的相互作用图，让我瞬间明白了光与物质相互作用的复杂过程。而且，书中对于实验装置的剖面图也标注得非常细致，即便是那些我从未在实验室亲眼见过的精密仪器，也能通过书中的插图，在脑海中构建起完整的实验流程。这种高质量的视觉辅助，极大地降低了学习曲线的陡峭程度，让我能够更流畅地从理论跳跃到实际应用层面。那些穿插在文字间的历史背景介绍和关键实验家的简介，也为冰冷的物理知识增添了一丝人文色彩，让阅读过程不再枯燥乏味，更像是一场探索科学史的旅程。

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这本《激光光谱学基础》的厚度着实让人有些望而却步，但翻开第一页，我立刻被它清晰的逻辑和深入浅出的讲解所吸引。作者对光谱学基本原理的阐述极其到位，特别是对原子和分子能级跃迁的描述，简直是教科书级别的范本。书中对不同类型的激光器，从传统的染料激光器到现代的半导体激光器，其工作机制和特点都有详尽的介绍，让我这个初学者能迅速建立起一个完整的知识框架。最让我印象深刻的是它在理论推导上的严谨性，每一个公式的出现都有其清晰的物理背景支撑，绝非空泛的数学堆砌。例如，对多普勒展宽和洛伦兹展宽的对比分析，不仅给出了数学模型，更结合实际实验环境进行了深入剖析，这使得我不仅知其然，更能知其所以然。阅读过程中，我时常会停下来思考作者提出的那些经典问题，这极大地锻炼了我的物理直觉和分析能力。总的来说，它为我打下了坚实的理论基础，让我对光学和量子力学在光谱学中的应用有了更深刻的理解，绝对是值得反复研读的经典之作。

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我对这本书的实用性和前沿性给予高度评价，因为它不仅仅停留在基础理论的层面，更勇敢地触及了当代光谱学研究的前沿热点。我特别欣赏它对超快光谱学——尤其是飞秒激光脉冲在物质响应研究中的应用——所给予的篇幅和深度。作者非常精辟地解释了傅里叶变换在时间分辨光谱中的核心作用，并探讨了如何利用这些技术来“冻结”化学反应的瞬间。此外，书中对高分辨率光谱，例如饱和吸收光谱和激光诱导荧光光谱（LIF）在原子物理和等离子体诊断中的应用案例分析，简直是教科书级别的案例研究。这些案例不仅展示了理论如何指导实验，更展示了光谱学作为一种强大工具，如何解决实际工程和基础科学难题。它成功地架起了从经典光学到现代量子光学、从理论模型到尖端仪器的桥梁，让我看到了将所学知识应用于解决现实世界问题的无限可能。这本书无疑是为有志于在激光光谱领域深耕的读者量身定做的宝贵资源。

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