低温物理学（第2版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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曹列兆，阎守胜，陈兆甲 著

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• 低温物理学
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• 凝聚态物理
• 物理学
• 第二版
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• 科学
• 物理
• 冷物理

出版社： 中国科学技术大学出版社

ISBN：9787312022616

版次：2

商品编码：10339426

包装：平装

丛书名： 中国科学技术大学精品教材·“十一五”国家重点图书·安徽省高等学校“十一五”省规划教材

开本：16开

出版时间：2009-07-01

页数：462

正文语种：中文

内容简介

　　 2008年是中国科学技术大学建校五十周年.为了反映五十年来办学理念和特色，集中展示教材建设的成果，学校决定组织编写出版代表中国科学技术大学教学水平的精品教材系列.在各方的共同努力下，共组织选题281种，经过多轮、严格的评审，最后确定50种入选精品教材系列.1958年学校成立之时，教员大部分都来自中国科学院的各个研究所.作为各个研究所的科研人员，他们到学校后保持了教学的同时又作研究的传统.同时，根据“全院办校，所系结合”的原则，科学院各个研究所在科研第一线工作的杰出科学家也参与学校的教学，为本科生授课，将新的科研成果融入到教学中.五十年来，外界环境和内在条件都发生了很大变化，但学校以教学为主、教学与科研相结合的方针没有变.正因为坚持了科学与技术相结合、理论与实践相结合、教学与科研相结合的方针，并形成了优良的传统，才培养出了一批又一批高质量的人才.

目录

总序
序言
第1篇 量子液体和量子固体
第1章 液体1He的超流动性
1.1 4He相图和λ相变
1.2 液体HeI和液体HeⅡ
1.2.1 粘滞系数和超流动性
1.2.2 热导
1.2.3 热一机械效应
1.2.4 比热
1.3 二流体模型和HeⅡ的性质
1.3.1 二流体模型
1.3.2 流体动力学方程
1.3.3 热一机械效应
1.3.4 第二声波
1.3.5 粘滞系数
1.3.6 ρn的直接测量
1.3.7 热传输
1.3.8 热流动量
1.4 液体HeⅡ中的元激发和Landau理论
1.4.1 液体HeⅡ的热力学性质
1.4.2 二流体模型的导出
1.4.3 液体HeⅡ中的耗散过程
1.4.4 色散曲线的实验和理论研究
1.5 液体HeⅡ中的波函数——Feynman理论
1.5.1 声子的波函数
1.5.2 高能量激发态的波函数
1.5.3 Feynman和Cohen的波函数
1.6 ：Bose-Einstein凝聚
1.6.1 London理论
1.6.2 Bogoliubov理论
1.6.3 理论的进一步发展
1.6.4 Bose凝聚的实验观察
1.7 旋转中的液氦和量子化涡线
1.7.1 旋转中的液体HeⅡ
1.7.2 转动液体HeⅡ的实验性质
1.7.3 涡线和环流量子化
1.7.4 环流量子化的实验验证
1.7.5 涡旋线列阵的实验观察
1.7.6 涡旋线与热激发的相互作用
1.7.7 超临界范围和湍流
1.7.8 临界速度
1.8 氦膜和多孔介质中的液氦
1.8.1 静态氦膜的厚度
1.8.2 吸附等温线
1.8.3 流动氦膜
1.8.4 第三声和第四声
1.8.5 不饱和氦膜
1.8.6 高压下多孔介质中液氦的超流动性
1.8.7 单层氦膜

第2章 液体。He的超流动性
2.1 正常液体3He的性质
2.1.1 正常液体3He的比热
2.1.2 正常液体3He的核磁化率
2.1.3 正常液体3He的输运性质
2.2 Landau费米液体理论
2.2.1 理想费米气体的性质
2.2.2 Landau费米液体理论
2.2.3 零声
2.2.4 Landau理论的进一步发展
2.3 液体3He的超流相
2.4 超流3He的基本实验性质
2.4.1 相变性质
2.4.2 比热
2.4.3 磁化率
2.4.4 核磁共振
2.4.5 持续流实验与临界速度V
2.4.6 超流3He的二流体性质
2.5 超流3He的理论
2.5.1 液体3He中的配对相互作用
2.5.2 超流态的波函数
2.5.3 自旋单一态（S=0）
2.5.4 三重态配对（S=1）
2.6 理论与实验的比较
2.6.1 相图
2.6.2 比热
2.6.3 磁化率
2.6.4 核磁共振
2.6.5 各向异性的超流密度
2.6.6 粘滞系数
2.6.7 超流3HeAl-相
2.6.8 声的传播
2.7 3HeA相中的织构
2.8 超流3He中的涡线
2.9 超流3He的约瑟夫逊（Josephson）效应
2.9.1 Josephson效应和超流弱连接
2.9.2 压强和质量流的测量
2.9.3 超流.Josephson振荡
2.9.4 质量流和相位的关系
2.9.5 Shapiro阶梯
2.9.6 DCSQUID

第3章 3He－4He混合液
3.1 3He－4He混合液的相图
3.2 3He在超流4He中的稀溶液
3.2.1 比热和磁化率
3.2.2 3He溶质原子在4HeⅡ中的渗透压
3.2.3 热冲效应和ρn的测量
3.2.4 稀溶液的理论——把3He溶质原子看成一种激发类型
3.3 稀溶液的动力学性质
3.3.1 粘滞系数ηn
3.3.2 热导率K
3.3.3 自旋扩散系数D
3.3.4 一声和二声
3.4 液体HeⅡ中的离子
3.5 气凝硅胶中的3He－4He混合液

第4章 量子固体
4.1 固氦的相图
4.2 晶体中的量子效应
4..3 固体3He中的核磁有序
4.3.1 核自旋的交换相互作用
4.3.2 固体3He的高温性质
4.3.3 固体3He中的核磁有序相变
4.3.4 有序相的磁结构
4.3.5 有序相的热力学性质
4.3.6 磁有序理论
4.4 量子固体中的杂质准粒子和空位
4.4.1 杂质准粒子——杂质子
4.4.2 杂质子和声子的相互作用
4.4.3 4He晶体中的空位
4.4.4 4He晶体中的空位
4.5 固体4He中空位超流动态的实验探索
4.5.1 塑性流实验
4.5.2 传统的超流实验方法
4.5.3 超声实验
4.5.4 热力学测量
4.5.5 粗摆的实验
……
第2篇 介观物理
第3篇 低温下固体的性质
参考文献

精彩书摘

当一个系统中粒子之间相互作用很强，每个粒子的能量与周围粒子的状态有关，因此粒子的能级就无从说起，更谈不上粒子在能级上的分布.对这类系统应考虑整个系统的能量，及系统组态对能量的影响.
我们对这样的系统加热，当接近某一临界温度时，粒子的热运动能与相互作用能势均力敌，系统组态很容易发生剧烈变化，而引起某种相变.如铁磁体，磁矩之间有强相互作用，在低温下磁矩都整整齐齐指向同一方向.在临界温度，由于热涨落，少数磁矩挣脱周围磁矩的束缚离开原方向而发生“动摇”.每个动摇的磁矩引起它周围磁矩作用力减弱，从而引起更多磁矩的动摇.如此下去，动摇的磁矩越多，越能引起其他磁矩的动摇，当全部磁矩动摇，系统各磁矩取向混乱，相变过程也就完成.这就是合作现象，除铁磁相变外，还有反铁磁相变、有序.无序相变、正常氦变为超流氦、超导的出现等等都有合作效应.这种相变的比热曲线很像希腊字母λ，所以又叫λ－相变.图11.21是固态甲烷在低温下发生λ－相变的典型例子，固态甲烷分子在20 K以上为转动状态，在20 K以下为振动状态.相变比热曲线呈λ形。

前言/序言

　　2008年是中国科学技术大学建校五十周年.为了反映五十年来办学理念和特色，集中展示教材建设的成果，学校决定组织编写出版代表中国科学技术大学教学水平的精品教材系列.在各方的共同努力下，共组织选题281种，经过多轮、严格的评审，最后确定50种入选精品教材系列.
　　1958年学校成立之时，教员大部分都来自中国科学院的各个研究所.作为各个研究所的科研人员，他们到学校后保持了教学的同时又作研究的传统.同时，根据“全院办校，所系结合”的原则，科学院各个研究所在科研第一线工作的杰出科学家也参与学校的教学，为本科生授课，将最新的科研成果融入到教学中.五十年来，外界环境和内在条件都发生了很大变化，但学校以教学为主、教学与科研相结合的方针没有变.正因为坚持了科学与技术相结合、理论与实践相结合、教学与科研相结合的方针，并形成了优良的传统，才培养出了一批又一批高质量的人才.
　　学校非常重视基础课和专业基础课教学的传统，也是她特别成功的原因之一.当今社会，科技发展突飞猛进、科技成果日新月异，没有扎实的基础知识，很难在科学技术研究中作出重大贡献.建校之初，华罗庚、吴有训、严济慈等老一辈科学家、教育家就身体力行，亲自为本科生讲授基础课.他们以渊博的学识、精湛的讲课艺术、高尚的师德，带出一批又一批杰出的年轻教员，培养了一届又一届优秀学生.这次入选校庆精品教材的绝大部分是本科生基础课或专业基础课的教材，其作者大多直接或间接受到过这些老一辈科学家、教育家的教诲和影响，因此在教材中也贯穿着这些先辈的教育教学理念与科学探索精神.
　　改革开放之初，学校最先选派青年骨干教师赴西方国家交流、学习，他们在带回先进科学技术的同时，也把西方先进的教育理念、教学方法、教学内容等带回到中国科学技术大学，并以极大的热情进行教学实践，使“科学与技术相结合、理论与实践相结合。

凝聚态物质的量子世界：超导、超流与低维物理学前沿 本书聚焦于凝聚态物质领域最引人入胜且极具挑战性的前沿课题，深入探讨了在极低温环境下，物质呈现出的奇特量子行为与宏观现象。全书内容紧密围绕超导电性、液氦的超流现象，以及近年来备受关注的低维及二维材料中的量子效应展开，旨在为读者提供一个从基本原理到尖端实验方法的全面、深入的视角。 --- 第一部分：超导电性的基础与前沿 超导电性，即某些材料在特定临界温度以下电阻完全消失的现象，是二十世纪物理学最伟大的发现之一。本书将超导现象的阐述置于量子力学的宏观体现这一高度上，避免了过度依赖简化的唯象模型，而是从微观机理入手。 1. 电子的配对与能隙的起源： 本部分详尽阐述了BCS (Bardeen-Cooper-Schrieffer) 理论的核心机制。重点分析了电子-声子相互作用如何媒介出库珀对（Cooper Pair）的形成，这是理解零电阻现象的关键。我们不仅重温了配对势、相干长度和穿透深度的基本定义，更深入剖析了能隙在布里渊区内外的结构，以及它如何决定了超导体的宏观性质，例如比热的急剧下降。 2. 复杂超导体的拓扑特性： 传统的BCS理论主要针对第一类和第二类常规（s波）超导体。本书显著扩展了对非常规超导体的探讨，特别是那些展现出d波、p波或更复杂对称性的材料。我们详细分析了高温超导体（如铜氧化物和铁基超导体）中存在的挑战，包括电子关联效应（Strong Correlation）的不可或缺性，以及这些材料中可能存在的手性拓扑超导态。这一部分将引入拓扑序的概念，解释了非阿贝尔任意子（Non-Abelian Anyons）在马约拉纳零能模（Majorana Zero Modes）中的潜在联系，这些都是构建容错量子计算机的理论基石。 3. 磁性与超导的竞争与共存： 磁性通常被认为是破坏超导配对的主要因素。然而，在很多系统中，磁性与超导性以复杂的方式共存。本书深入研究了自旋梯度超导（Spin-Gradient Superconductivity）和磁性离层超导（Magnetic Proximity Effect），特别关注在纳米结构中，如何通过精细调控界面化学和自旋轨道耦合（SOC）来诱导或增强超导性。这包括对“自旋轨道力矩”（SOT）驱动的超导开关效应的讨论。 --- 第二部分：液氦的奇特世界：超流与量子流体力学 液氦-4和液氦-3在接近绝对零度时表现出的宏观量子现象——超流性——是理解玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）和费米子配对的天然实验平台。 4. 玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）的精细结构： 本部分从统计力学角度出发，详细推导了玻色气体在三维和准二维系统中的BEC转变条件。重点探讨了不可压缩的超流体动力学，包括其两流体模型（Two-Fluid Model）的数学框架，即普通流体成分与超流体成分的相互作用。我们考察了量子涡旋（Quantized Vortices）的形成、动力学以及它们在拓扑保护下的稳定存在。 5. 费米子超流体：液氦-3的复杂性： 液氦-3是费米子超流体的典范。与玻色子的BEC不同，液氦-3的超流依赖于配对，其机制与超导类似（P-波配对）。本书详尽对比了A相、A1相和B相的复杂有序参数空间，引入了自旋声子和非零动量配对（Unconventional Pairing Momentum）的概念。对这些相的实验验证，例如声学实验和磁化率测量，提供了理解费米子配对对称性的宝贵案例。 6. 从低温到超冷原子：实验技术的演进： 为实现这些极低温现象，需要极高的实验技术水平。本章将简要介绍最新的稀释制冷机（Dilution Refrigerator）和绝热去磁制冷（Adiabatic Demagnetization Refrigeration, ADR）的极限性能。同时，我们将概述如何利用磁光陷阱（MOT）和激光冷却技术来制备原子BEC，这是检验量子流体力学模型的现代手段。 --- 第三部分：低维与二维材料中的量子操控 随着材料科学的进步，研究人员得以将物质的自由度限制在极低维度（一维纳米线、二维石墨烯或过渡金属硫化物），从而极大地增强了量子效应的特征和可观测性。 7. 准一维系统的拓扑与自旋特性： 在纳米线或量子点链中，电子的运动受到强烈的限制。本部分重点讨论了马约拉纳费米子在半导体纳米线上耦合超导体的实现路径。我们深入分析了如何利用电荷中性和自旋自由度的高度耦合来产生和探测一维系统中的“绑定态”（Bound States），并探讨了电荷密度波（CDW）在低维系统中如何与超导竞争，导致新的相变。 8. 二维电子系统的朗道能级与量子霍尔效应： 石墨烯作为明星二维材料，其零质量狄拉克费米子行为提供了检验相对论量子力学的独特平台。本章详细解析了在强磁场下，二维电子气形成的朗道能级（Landau Levels）结构，并全面覆盖了整数量子霍尔效应（IQHE）和分数量子霍尔效应（FQHE）的理论框架，特别是边缘态（Edge States）的拓扑保护机制。 9. 二维材料中的范德华异质结： 现代物理学的热点在于“堆叠”不同的二维材料形成范德华异质结（van der Waals Heterostructures）。本书探讨了如何通过扭转角（Twisting Angle）来调控不同晶格间的相互作用，例如在“魔法角度”（Magic Angle）石墨烯中诱导出的平坦能带和关联电子效应，这些效应导致了“扭曲超导”等新奇的电荷态。这部分内容旨在连接凝聚态物理的核心问题与新兴的材料平台。 --- 本书的结构设计旨在引导读者：从理解宏观量子现象的微观起源（超导），到体验量子流体这一极端态的特性（超流），最终触及当代物理学中最活跃的研究领域——维度受限系统中的拓扑与强关联效应（低维物理）。本书适合高年级本科生、研究生以及从事低温物理、凝聚态理论和材料科学研究的专业人士参考。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我买这本书主要是被它的题目吸引住了。“低温物理学”，听起来就充满了探索未知、挑战极限的意味。我一直觉得，在极低的温度下，我们熟悉的物质都会变得“陌生”起来，展现出一些令人惊叹的、违背常识的特性。比如，为什么有些材料在达到某个临界温度后，电阻会突然消失，变成完美的导体？又或者，为什么氦原子在低于某个温度后，会变成一种“超流体”，可以毫不费力地爬出容器？这些现象背后的物理原理到底是什么？这本书会不会深入浅出地解释这些原理，比如从量子力学的角度去理解，然后给出一些直观的类比或者清晰的数学推导？我特别希望它能详细讲解一些经典的低温现象，并辅以图表来帮助理解。而且，这本书的“第二版”字样也让我觉得它应该会比第一版更加成熟和完善，或许加入了一些更现代的研究方法或者理论。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对材料科学充满兴趣的学生，我一直对材料在极端条件下的行为感到好奇。低温物理学听起来就像是探索材料在“冰封”状态下所展现出的独特魅力的学科。我希望这本书能够详细介绍各种在低温下表现出特殊性质的材料，例如超导体、量子材料、低温合金等。我特别想了解它们为什么会在低温下发生转变，比如电阻突然消失、磁性消失或出现新的磁结构等等。书中能否提供一些关于这些材料的微观结构与宏观性质之间的联系的解释？我希望它能深入探讨低温对材料的电子结构、晶格振动以及相干性等方面的具体影响，并给出一些相关的实验证据和理论模型。

评分☆☆☆☆☆

我一直对宇宙的奥秘着迷，而低温物理学在天文学和宇宙学领域有着至关重要的作用。我希望这本书能介绍低温技术如何在太空探索中发挥作用，例如在红外望远镜、探测器等设备中，降低工作温度对于提高灵敏度和减少噪声至关重要。我尤其好奇，那些探测宇宙微波背景辐射的设备，它们是如何在极低的温度下工作的？这本书是否会解释这些低温探测器的原理和结构？另外，我也想了解，在研究宇宙早期形成的冷气体和尘埃云时，低温物理学是如何发挥作用的。它能否提供一些关于这些天体物理现象的低温物理学解释，或者介绍一些通过低温观测来研究宇宙的案例？

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就有一种沉稳而厚重的科技感，银灰色调搭配着清晰的字体，让我一拿到手就觉得它是一本值得深入研读的学术专著。我一直对物质在极端低温下的奇特现象充满好奇，比如超导性、超流性，还有各种量子效应。虽然我不是这个领域的专业研究者，但我的工作需要偶尔接触到相关的一些基础知识。我一直想找一本既有深度又不至于过于晦涩难懂的书籍来系统地梳理一下这些概念。我希望这本书能从最基本的低温产生方法讲起，然后循序渐进地介绍不同温度范围下物质的相变和特殊性质。我尤其关心那些实际应用，比如低温技术在磁共振成像（MRI）、粒子加速器、精密测量仪器等方面的作用。这本书能否提供一些最新的研究进展和技术动态，也是我非常期待的。当然，作为一本“第二版”，我希望它能在前一版的基础上有所更新和完善，加入了近几年的研究成果，或者对某些难点进行了更清晰的阐述。

评分☆☆☆☆☆

我最近正在准备一个关于极低温制冷技术的报告，所以需要大量参考资料。我希望这本书能为我提供一些关于制冷原理的详尽信息，包括不同类型的低温制冷机（如希尔宾制冷机、脉冲管制冷机等）的工作原理、优缺点以及适用范围。我还需要了解各种低温材料的特性，以及它们在不同温度下的表现。此外，我希望书中能包含一些关于如何测量和控制极低温的知识，这对于实际的实验操作至关重要。例如，各种低温温度计（如电阻温度计、热电阻、绝缘体电阻温度计等）的原理和精度，以及如何在真空和磁场等复杂环境下进行精确的温度测量。如果这本书还能提供一些关于低温设备的设计和维护方面的建议，那对我来说将是锦上添花。

评分☆☆☆☆☆

买来看看是什么内容，考试不考。。。

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非常好的一本书，京东配送也不错!读书是一种提升自我的艺术。“玉不琢不成器，人不学不知道。”读书是一种学习的过程。一本书有一个故事，一个故事叙述一段人生，一段人生折射一个世界。“读万卷书，行万里路”说的正是这个道理。读诗使人高雅，读史使人明智。读每一本书都会有不同的收获。“悬梁刺股”、“萤窗映雪”，自古以来，勤奋读书，提升自我是每一个人的毕生追求。读书是一种最优雅的素质，能塑造人的精神，升华人的思想。 　　读书是一种充实人生的艺术。没有书的人生就像空心的竹子一样，空洞无物。书本是人生最大的财富。犹太人让孩子们亲吻涂有蜂蜜的书本，是为了让他们记住：书本是甜的，要让甜蜜充满人生就要读书。读书是一本人生最难得的存折，一点一滴地积累，你会发现自己是世界上最富有的人。 　 读书是一种感悟人生的艺术。读杜甫的诗使人感悟人生的辛酸，读李白的诗使人领悟官场的腐败，读鲁迅的文章使人认清社会的黑暗，读巴金的文章使人感到未来的希望。每一本书都是一个朋友，教会我们如何去看待人生。读书是人生的一门最不缺少的功课，阅读书籍，感悟人生，助我们走好人生的每一步。 　 书是灯，读书照亮了前面的路；书是桥，读书接通了彼此的岸；书是帆，读书推动了人生的船。读书是一门人生的艺术，因为读书，人生才更精彩！ 读书，是好事；读大量的书，更值得称赞。 读书是一种享受生活的艺术。五柳先生“好读书，不求甚解，每有会意，便欣然忘食”。当你枯燥烦闷，读书能使你心情愉悦；当你迷茫惆怅时，读书能平静你的 心，让你看清前路；当你心情愉快时，读书能让你发现身边更多美好的事物，让你更加享受生活。读书是一种最美丽的享受。“书中自有黄金屋，书中自有颜如 玉。” 　 一位叫亚克敦的英国人，他的书斋里杂乱的堆满了各科各类的图书，而且每本书上都有着手迹。读到这里是不是有一种敬佩之意油然而升。因为“有了书，就象鸟儿有了翅膀”吗！ 　 然而，我们很容易忽略的是：有好书并不一定能读好书。正如这位亚克敦，虽然他零零碎碎地记住了不少知识，可当人家问他时，他总是七拉八扯说不清楚。这里的原因只有一个，那就是他不善长于读书，而只会“依葫芦画瓢”。 朱熹说过：“读书之法，在循序渐进，熟读而精思。” 　 所谓“循序渐进”，就是学习、工作等按照一定的步骤诼渐深入或提高。也就是说我们并不要求书有几千甚至几万，根本的目的在于对自己的书要层层深入，点点掌握，关键还在于把握自己的读书速度。至于“熟读”，顾名思义，就是要把自己看过的书在看，在看，看的滚瓜烂熟，，能活学活用。而“精思”则是“循序渐进”，“熟读”的必然结果，也必然是读书的要决。有了细致、精练的思索才能更高一层的理解书所要讲的道理

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很不错的书籍大家可以翻阅了解物理领域最新的进展

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书还可以，基础课和专业基础课教学，科研的参考

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2008年是中国科学技术大学建校五十周年.为了反映五十年来办学理念和特色，集中展示教材建设的成果，学校决定组织编写出版代表中国科学技术大学教学水平的精品教材系列.在各方的共同努力下，共组织选题281种，经过多轮、严格的评审，最后确定50种入选精品教材系列.1958年学校成立之时，教员大部分都来自中国科学院的各个研究所.作为各个研究所的科研人员，他们到学校后保持了教学的同时又作研究的传统.同时，根据“全院办校，所系结合”的原则，科学院各个研究所在科研第一线工作的杰出科学家也参与学校的教学，为本科生授课，将最新的科研成果融入到教学中.五十年来，外界环境和内在条件都发生了很大变化，但学校以教学为主、教学与科研相结合的方针没有变.正因为坚持了科学与技术相结合、理论与实践相结合、教学与科研相结合的方针，并形成了优良的传统，才培养出了一批又一批高质量的人才.