现代光学基础与前沿 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:林强

出品人:

页数:478

译者:

出版时间:2010-6

价格:78.00元

装帧:

isbn号码:9787030278623

丛书系列:

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• 光学
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凝聚态物理中的拓扑现象与新型材料探索 本书聚焦于凝聚态物理领域的前沿课题，深入探讨了拓扑材料的理论基础、实验表征及其在新型器件中的应用潜力。 本书旨在为物理学、材料科学和电子工程等领域的科研人员及高年级研究生提供一份全面而深入的参考指南。内容涵盖了从基础的拓扑概念建立到复杂的量子输运现象的解析，重点阐述了近年来在拓扑绝缘体、拓扑半金属以及新型低维拓扑结构中取得的突破性进展。 第一部分：拓扑物理学的基本框架 本部分奠定了理解拓扑现象所需的数学和物理基础。 第一章：对称性与拓扑不变量 本章从布洛赫能带理论出发，详细解析了晶体物理中的空间群对称性分类。着重介绍了时间反演对称性、粒子-空穴对称性以及晶格平移对称性在确定能带拓扑性质中的核心作用。内容涵盖了K-理论在描述拓扑绝缘体分类中的应用，并详细讨论了$mathbb{Z}_2$拓扑不变量的物理意义及其计算方法。通过具体的晶格模型（如SSH模型），直观展示了拓扑相变如何由对称性破缺或能带反演引起。 第二章：拓扑表面态与边缘态 本章深入探讨拓扑材料的标志性特征——受保护的边界态。我们分析了二维和三维拓扑绝缘体中表面态的狄拉克锥结构，解释了其受自旋轨道耦合和时间反演对称性保护的鲁棒性。章节中详细介绍了体-边对应原理，并讨论了不同维度拓扑材料中边缘态的性质，例如一维链中的零能模（Majorana零能模的初步引入）。实验观测这些表面态所依赖的关键技术，如角分辨光电子能谱（ARPES），也进行了详尽的介绍和数据解析范例。 第二部分：主要拓扑材料体系的深入研究 本部分聚焦于当前研究热点中的几大类重要拓扑材料。 第三章：量子霍尔效应与二维拓扑绝缘体 本章回顾了经典量子霍尔效应（QHE）的物理机制，并将其与拓扑概念联系起来，引出陈数（Chern Number）这一关键拓扑不变量。随后，重点分析了量子自旋霍尔效应（QSHE），这是第一个被实验证实的拓扑绝缘体现象。书中详细讨论了HgTe/CdTe异质结的理论模型构建，以及如何通过测量反常霍尔电导率和自旋霍尔电导率来验证二维拓扑绝缘体的存在。此外，还探讨了单层石墨烯体系中微小的SOI如何可能诱导拓扑相变。 第四章：三维拓扑绝缘体：狄拉克与外尔费米子 本章是关于三维拓扑绝缘体的核心章节。我们将三维拓扑不变量的复杂性转化为对拓扑表面态的清晰描述。重点阐述了狄拉克锥的形成条件及其在体内的非平凡拓扑保护。接着，深入研究了外尔半金属（Weyl Semimetals, WSMs）。详细分析了晶格或磁性破缺对称性如何产生Weyl点（即拓扑荷不为零的点状简并点）。本章的重点在于分析Weyl费米子所导致的特殊输运现象，如线束化的表面态（Fermi弧）和极端的磁输运响应。 第五章：高阶拓扑材料与新型对称性保护 为应对传统拓扑概念的局限，本章介绍了近年来兴起的更高阶的拓扑分类。这包括了具有保护性角点或棱线的材料，如“休斯塔克”拓扑绝缘体（Corner/Nodal Line Semimetals）。重点讨论了在保持时间反演对称性或晶格对称性的同时，如何通过晶格对称性保护实现不同于传统体-边对应的边界态（例如，二阶拓扑绝缘体的1D边缘态）。本章涉及更抽象的对称性扩展，例如晶体同胚（Crystallographic Homotopy）。 第三部分：拓扑输运与器件应用展望 本部分将理论和材料特性与实际测量和潜在应用结合起来。 第六章：拓扑材料中的非寻常输运现象 本章深入分析了拓扑材料在电学和磁学输运中的独特表现。重点讨论了反常霍尔效应（AHE）和磁阻效应（TMR/GMR）在拓扑材料中的增强或新颖形式。对于外尔半金属，详细解释了通过电场或磁场调控Weyl点位置如何改变费米弧的导电性。此外，本章还探讨了基于拓扑界面的斯格明子（Skyrmion）的动力学和斯格明子晶格的拓扑保护。 第七章：拓扑超导与马约拉纳费米子 本章聚焦于拓扑现象与超导配对的交叉领域，这是构建拓扑量子计算的基础。详细阐述了p波、$p+ip$波配对的拓扑性质。核心内容是关于Majorana零能模（MZMs）的理论预测及其在拓扑超导体/普通金属异质结中的实现。本章详细分析了实验上寻找MZMs的“零偏压电导峰”信号，并讨论了如何区分真正的MZMs与其他杂散零能态。 第八章：拓扑结构在量子器件中的前瞻性应用 本章展望了拓扑材料在下一代电子和量子信息技术中的实际应用潜力。讨论了如何利用拓扑材料的鲁棒性来设计抗散射、低功耗的晶体管。重点分析了基于拓扑界面实现高效自旋电流传输的潜力。最后，探讨了拓扑量子计算的基本架构，说明了拓扑保护如何对抗环境噪声，并评估了当前技术在实现拓扑量子比特方面的挑战与机遇。 本书特色： 本书结构严谨，逻辑清晰，将高度抽象的理论概念与具体的物理模型和实验数据紧密结合。每个章节后附有精选的参考文献，引导读者进一步探索专业文献。丰富的图表和数学推导旨在帮助读者扎实掌握拓扑物理学的核心工具。本书是致力于探索量子物质新相、开发颠覆性电子元件的科研人员不可或缺的参考资料。

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这本书的装帧设计非常吸引人，封面采用了深邃的蓝色调，配以一些光线折射的抽象图案，立刻就让人联想到光学的神秘与精密。内页纸张的质感也很好，印刷清晰，字体大小适中，阅读起来非常舒适。我尤其欣赏它在章节编排上的用心，从基础理论的建立，到具体的实验方法，再到最新的研究进展，逻辑性非常强。每一个概念的引入都伴随着直观的图示或简明的数学推导，这对于初学者来说简直是福音。书中对经典光学部分的处理尤为扎实，对光的波动性、几何光学成像原理的阐述深入浅出，绝不是那种干巴巴的公式堆砌。作者似乎深谙教学的精髓，总能在关键点上用生动的语言点拨迷津，让复杂的物理图像变得触手可及。我花了一段时间仔细研读了前半部分关于光的传播和干涉衍射的内容，感觉对以往模糊的认识有了质的提升，那种豁然开朗的感觉非常棒。这本书的排版也考虑到了读者的使用习惯，关键术语都有突出显示，方便查阅和复习。总而言之，这是一本从视觉到内容都让人感到愉悦的专业书籍。

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这本书的深度和广度确实让人印象深刻，它不仅仅是一本教科书，更像是一本精选的研究综述，涵盖了光学领域许多令人兴奋的前沿课题。我特别关注了其中关于超分辨成像技术和光子晶体应用的章节。作者对这些新兴领域的研究背景、核心科学问题以及目前的实验瓶颈描述得极为详尽和客观。在介绍超分辨技术时，它没有仅仅停留在STED或PALM这些成熟方法的原理介绍上，而是深入探讨了信息论在成像极限突破中的角色，这无疑拔高了本书的学术水准。对于光子晶体的讨论，作者从能带结构理论出发，逐步推导到实际器件的设计考量，逻辑链条完整而严密。我注意到，书中对一些前沿理论的引用非常及时，甚至包含了近几年的顶会成果，这表明作者对该领域的把握是极其敏锐和与时俱进的。阅读这些章节时，我不得不频繁地使用笔记本进行梳理和记录，因为它提供的信息密度实在太高了，需要反复咀嚼才能完全消化其内涵。对于希望站在行业前沿的研究人员来说，这本书无疑提供了绝佳的参考视角和潜在的研究方向。

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说实话，我对这类理论性很强的书籍通常抱有一种敬畏感，常常担心自己难以跟上作者的思路。但这本书在处理数学工具的应用上，展现出一种罕见的人文关怀。例如，在讲解偏振态的琼斯矩阵表示法时，作者并没有直接抛出复杂的矩阵运算，而是先用几何图像和物理直觉来建立联系，然后再引入代数工具。这种“先物理，后数学”的渐进式引导，极大地降低了初学者的畏难情绪。我发现，书中提供的例题和课后习题设计得非常巧妙，它们不仅是简单的数值计算，更多的是对物理概念的灵活应用和检验。尤其是一些涉及到特定应用场景的分析题，迫使读者必须跳出书本的框架，进行综合性的思考。我个人尝试做了几道关于薄膜干涉的优化设计题，从中体会到了理论指导实践的真正乐趣。这本书的成功之处在于，它平衡了理论的严谨性和教学的可操作性，真正做到了让读者“学得会、用得上”。这种注重实践基础培养的编写风格，是很多纯理论著作所不具备的宝贵特质。

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我最近在调试一套涉及非线性光学效应的实验装置，遇到的一个关键问题是关于高阶非线性响应函数的精确建模。说来也怪，我翻阅了几本我手头的经典参考书，都只是泛泛而谈，缺乏可操作的定量分析。直到我找到了这本书中的相关章节，简直是如获至宝。作者对泵浦-探测实验中拉曼散射和自相位调制效应的耦合机制进行了深入的数学建模和数值模拟的讨论。书中提供的详细推导过程，包括了对时间反演对称性破坏的考量，让我对实验中观察到的异常现象有了全新的解释框架。我立刻将书中的模型应用到我的实验数据拟合中，结果惊人地吻合！这种直接指向解决实际工程和研究难点的能力，是衡量一本专业书籍价值的硬指标。这本书的价值远超其作为教材的定位，它更像是一本“高级实验指导手册”和“理论疑难解答集”。对于那些需要将光学理论应用于实际光电子器件、激光技术或精密测量领域的工程师和研究生而言，这本书的实用价值是无可替代的。

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这本书的学术态度非常严谨，它对一些历史上的争论点和不同学派的观点也进行了公正的梳理和对比，体现出作者深厚的学术底蕴和开阔的视野。例如，在讨论光的本质时，它并没有简单地宣称波动性或粒子性哪个“更正确”，而是详细阐述了量子电动力学（QED）框架下光子概念的形成及其在微观世界中的完备性，同时也没有忽视经典电磁场理论在宏观尺度下的优越性。这种不偏不倚、尊重历史发展的叙事方式，培养了读者辩证看待科学问题的能力。此外，书中在提及某个理论的局限性时，总能巧妙地引向下一个更先进的理论范式，构建了一个清晰的知识演进脉络。这种“承前启后”的写作手法，让阅读过程充满了对科学探索历程的敬意。它不仅传授了知识，更重要的是，它在潜移默化中塑造着一个科学工作者应有的批判性思维和对真理的孜孜不倦的追求。阅读完后，我感觉自己对整个光学学科的宏观图景有了更深刻的理解和更坚定的信心。

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挺实用的一本书，虽然读的时候没什么特别的感想，但是现在常常想要翻出来查一些东西

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挺实用的一本书，虽然读的时候没什么特别的感想，但是现在常常想要翻出来查一些东西

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挺实用的一本书，虽然读的时候没什么特别的感想，但是现在常常想要翻出来查一些东西

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前半部分通俗易懂，后半本书紧跟前沿，文献丰富。整体上排版也比较漂亮。

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前半部分通俗易懂，后半本书紧跟前沿，文献丰富。整体上排版也比较漂亮。