磁学：从基础知识到纳米尺度超快动力学 [Magnetism:From Fundamentals to Nanoscale Dynamics] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[德] 史拓，[德] 希格曼（C.Siegmann） 著，姬扬 译

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• 磁学
• 自旋物理
• 纳米磁学
• 超快动力学
• 磁性材料
• 磁记录
• 磁共振
• 自旋电子学
• 磁畴
• 磁性薄膜

出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040356533

版次：1

商品编码：11086708

包装：精装

外文名称：Magnetism:From Fundamentals to Nanoscale Dynamics

开本：16开

出版时间：2012-08-01

用纸：胶版纸

页数：741

字数：880000

正文语种：中文

内容简介

磁学是物理学最古老的研究领域之一，目前仍然充满了生机活力本书详细介绍了磁学领域的历史发展、物理基础和当前研究工作，适合作为高年级本科生和研究生的磁学教学参考书，对相关科研工作者也会有所裨益。
《磁学：从基础知识到纳米尺度超快动力学》致力于讨论磁学的基本概念和现代应用，重点介绍当前磁学研究的一些热点问题在详细介绍磁学基本概念的基础上，《磁学：从基础知识到纳米尺度超快动力学》不仅强调现代磁学研究和技术应用中的基础知识，还重点介绍了新的实验方法，例如自旋极化电子束和偏振X射线实验在许多情况下，作者都是利用现代应用的例子来说明基本定律。
在简要介绍了磁学的历史发展之后，《磁学：从基础知识到纳米尺度超快动力学》详细介绍了电磁场和磁矩的基本知识，深入讨论了磁相互作用，特别是固体中的电磁相互作用，然后对自旋极化电子技术和偏振×射线技术进行了重点介绍、随后讲述的是铁磁性金属的磁学性质以及磁性金属中的物理现象：自发磁化、各向异性和磁畴等概念、金属磁性的能带模型、过渡族金属的电阻率以及金属中与自旋有关的电子跃迁过程等等，最后，在铁磁金属的表面和界面、电子输运和自旋输运、超快磁化动力学这三个方面，深入分析了当前磁学研究的热点内容。

精彩书评

这本书精彩地介绍了磁学的基本概念和过去十年里的前沿进展，完美地描述了当前研究磁性质的新颖技术——同步辐射X射线技术（X射线磁二色性谱和光电子发射电子显微术，XMD和PEEM）。写得超级棒！两位作者都是出色的演说家，知道如何吸引听众强力推荐。
——读者书评

目录

中文版序言
Preface of the Chinese Edition
译者序
前言
第1章 导论
1.1 磁性：神奇而实用
1.2 磁学的历史
1.3 磁性质、中子、自旋极化电子和偏振X射线
1.3.1 自旋极化电子和磁性质
1.3.2 偏振x射线和磁性质
1.4 20世纪下半叶的发展
1.5 关于未来的思考
1.6 本书简介

第一部分 场和矩
第2章 电场、电流和磁场
2.1 磁学中的符号和单位
2.2 电场
2.3 电流及其磁场
2.4 大电流密度
2.5 材料中的磁场和电场
2.6 磁性材料中三个磁矢量之间的关系
2.6.1 薄膜的杂散场和退磁场
2.6.2 杂散场和退磁场的应用
2.7 电场和磁场的对称性质
2.7.1 字称
2.7.2 时间反演
第3章 磁矩及其与磁场的相互作用
3.1 磁矩的经典定义
3.2 从经典磁矩到量子磁矩
3.2.1 玻尔磁子
3.2.2 自旋磁矩和轨道磁矩
3.3 外磁场中的磁偶极矩
3.4 磁场中磁偶极的能量
3.5 非均匀磁场作用在磁偶极上的力
3.5.1 斯特恩—盖拉赫实验
3.5.2 莫特探测器
3.5.3 磁力显微术
3.6 磁场作用在磁矩上的转矩
3.6.1 磁矩的进动
3.6.2 进动的阻尼
3.6.3 磁共振
3.7 时间与能量的关联
3.7.1 海森伯不确定性原理
3.7.2 经典自旋进动
3.7.3 量子力学自旋进动
第4章 依赖于时间的电磁场
4.1 概述
4.2 相对论性运动的基本概念
4.2.1 惯性参考系之间的长度变换和时间变换
4.2.2 惯性参考系之间的电场和磁场的变换
4.3 匀速运动电荷的电磁场：速度场
4.3.1 速度场的特性
4.3.2 大电流和强磁场的产生
……
第二部分 磁相互作用的历史和概念
第三部分 自旋极化电子和偏振X射线技术
第四部分 铁磁金属的性质和现象
第五部分 当代磁学的一些主题
第六部分 附录

精彩书摘

　　1.6本书简介 显而易见，磁学领域中激动人心的事情太多了，无论是历史成就还是未来发展，都是如此。本书致力于将基本理论和先进理念联系起来。为了实现这一目标，我们将本书分为五个主要部分，它们位于第1章导论之后、第六部分附录之前。第一部分讨论静电场和静磁场、磁矩以及依赖于时间的电磁场的概念，重点在于电磁波及其偏振。第2章首先综述了电场和磁场的起源和基本概念，讨论了电磁场在材料中如何变化。重点强调了电场和磁场在对称性质上的基本差别。第3章讨论磁矩的概念及其起源、磁矩和磁场之间的基本相互作用、它们在磁场中的能量、在非均匀磁场中感受到的力，还讨论了转矩这个重要概念。将磁力的概念和斯特恩一盖拉赫实验结合起来，我们介绍了自旋这个量子力学概念。转矩与磁化矢量在时域中的高速演化有关，它们由朗道一栗弗席兹一吉尔伯特方程（Landau—Lifshitz—Gilbert equation）中的进动项和阻尼项描述，可以用磁共振方法探测。我们明确讨论了如何在时域或者频域（能量空间）探测动力学过程，并且讨论了这个重要的能量一时间关联的起源。第4章将静电场和静磁场的概念推广到依赖于时间的电磁场。特别讨论了相对论性电子产生的电磁场，因为这些场在超快磁学研究中非常重要。简要回顾相对论的概念之后，我们讨论了速度场——它们是跟随着生成电荷运动的场，指出了相对论性电子束能够产生超短、超强场脉冲的原因。接着讨论更为熟悉的加速场——即加速或减速运动的相对论性的电荷产生的电磁辐射。我们还特地概述了同步辐射和X射线自由电子激光器辐射的基本概念。第5章致力于讨论电磁波，证明可以自然地从麦克斯韦方程中推导出电磁波。特别讨论了偏振电磁波的性质，通过圆偏振光的例子，强调了角动量和手性（chirality）这两个重要概念之间的区别。最后，通过讨论电磁波在磁性介质和手性介质中的透射，简要地说明了这些概念。第二部分的两章内容非常丰富，从历史发展和现代理论方面讨论了原子、分子和固体中基本磁相互作用。第6章回顾了三种磁相互作用的概念和历史：交换相互作用、自旋一轨道相互作用和塞曼相互作用。目的在于讲述磁学的量子力学概念的历史。综述了早期原子和分子光谱学以及用来解释光谱的量子理论的重要性。本章主要讨论非常重要的交换相互作用。我们讨论了氦原子和氢分子的研究如何导致了电子关联的概念（表现在库仑相互作用积分和交换相互作用积分上）和泡利原理的出现。针对氢分子，我们讨论了著名的海特勒一伦敦（Heitler—London）计算：它为什么构成了现代电子“局域化”观念的基础？它是如何将磁性质与化学键的形成联系到一起的？我们还讨论了独立电子模型的起源，它强调了电子的“非局域化”即巡游（意味着到处游荡）特性。接着讨论了重要的海森伯模型和哈巴德（Hubbard）模型。我们指出，虽然它们在现代磁学研究中极为重要，但它们并不是从头计算（ab initio）方法，只是在处理包含超过两个电子的系统的时候，为了绕过困难才构建出来的。讨论了交换作用以后，我们接着讨论自旋一轨道相互作用和塞曼相互作用。这两种相互作用都是首先在原子光谱中观测到的，只有在引入了量子理论和自旋的概念之后，才能够完全地解释它们。我们还讨论了洪德的三个定则，它们猜测了自旋磁矩之间、轨道磁矩之间以及自旋磁矩和轨道磁矩之间的取向偏好。

磁学：从基础知识到纳米尺度超快动力学 内容简介 本书旨在为读者提供一个全面而深入的磁学知识体系，内容涵盖了从宏观经典描述到微观量子力学基础，并最终聚焦于当今前沿领域——纳米尺度超快磁动力学。本书结构清晰，逻辑严谨，力求在理论深度与应用广度之间取得平衡，适合物理学、材料科学、凝聚态物理以及相关工程领域的本科高年级学生、研究生以及科研人员作为教材或参考书。 第一部分：经典磁学与基本概念 本部分着重于奠定磁学的宏观和唯象理解基础。首先，我们将回顾电磁学的基本定律，特别是麦克斯韦方程组在包含磁场情况下的应用。随后，内容将深入到物质的磁性分类。 第一章：磁场与物质的响应 本章从经典场论出发，详细讨论了均匀磁场和非均匀磁场对带电粒子和宏观磁介质的作用力与力矩。重点阐述了磁化强度 $(mathbf{M})$ 的定义及其与外部磁场 $(mathbf{H})$ 之间的关系。我们引入了磁感应强度 $(mathbf{B})$ 的概念，并详尽分析了磁介质的抗磁性、顺磁性和铁磁性的唯象描述。通过居里定律和朗之万函数，我们解释了温度对顺磁体磁化的影响机制。 第二章：铁磁性与磁畴结构 本章聚焦于铁磁体这一最重要的磁性材料。我们将讨论交换相互作用的起源——虽然其根源在于量子力学，但在经典描述中，它表现为一种强大的内禀耦合力，驱动电子自旋对齐。章节核心在于对磁畴（Magnetic Domains）现象的深入剖析。通过解释磁晶各向异性和磁致伸缩效应，我们阐述了磁畴壁（Domain Walls）的形成与结构，特别是布洛赫型（Bloch）和尼尔型（ Néel）畴壁的差异。此外，对磁滞回线（Hysteresis Loop）的完整分析，包括矫顽力、剩磁和饱和磁化强度的测量与物理意义，是本章的重点。 第三章：磁记录与磁交换 本章将前两章的知识应用于实际应用。详细探讨了磁记录介质的基本原理，包括硬磁盘驱动器（HDD）中的磁性层设计和写磁头的工作机制。同时，本章深入探讨了磁交换（Magnetization Reversal）过程的动力学，引入了阿列诺夫场（Anisotropy Field）和有效场（Effective Field）的概念，为后续的动力学分析做铺垫。 第二部分：量子力学基础与微观描述 本部分转向微观层面，探究磁性的量子本质，这是理解现代磁学现象的关键。 第四章：电子自旋与角动量 本章从量子力学基本原理出发，详细讨论了电子的轨道角动量和自旋角动量。斯特恩-格拉赫实验被用作引入自旋量子化的直观演示。内容包括泡利不相容原理、总角动量算符及其在原子能级结构中的作用。 第五章：朗之万方程与泡利不相容原理 本章将量子概念与统计力学相结合。首先，详细推导了海森堡交换作用的起源，解释了它如何导致铁磁性。然后，引入了平均场理论（Mean-Field Theory），利用魏斯（Weiss）平均场模型计算了铁磁体的居里温度。随后，我们将深入探讨更精确的描述，例如薛定谔方程在磁性晶格中的应用，以及随机行走模型在磁性涨落研究中的作用。 第六章：磁振子与自旋波 在考虑微观激发态时，磁性系统表现出集体激发模式。本章系统阐述了自旋波（Spin Waves）或称磁振子（Magnons）的概念。我们从晶格模型出发，使用草坪模型（Holstein-Primakoff 变换）推导了线性化的方程，并得到了自旋波的色散关系。本章还包括对布里渊散射（Brillouin Scattering）等实验技术在探测磁振子谱方面的应用。 第三部分：纳米尺度磁性与超快动力学 本部分是本书的前沿核心，关注尺度效应（尺寸小于晶格常数或晶粒尺寸）带来的新物理现象，以及磁化过程的超快时间尺度行为。 第七章：薄膜与纳米结构中的磁性 当尺寸进入纳米尺度，表面效应和几何约束开始主导磁性行为。本章讨论了磁性薄膜的制备技术（如溅射、分子束外延 MOCVD）。重点分析了形貌各向异性和钉扎效应。对于铁磁纳米颗粒，我们详细讨论了单磁畴临界尺寸的概念，并分析了超顺磁转变温度，这对于信息存储的稳定性至关重要。 第八章：自旋转移力矩（STT）与自旋电子学 本章将电学与磁学紧密结合，引入了现代自旋电子学的基础。详细解释了自旋泵浦（Spin Pumping）和自旋霍尔效应（Spin Hall Effect, SHE）的物理机制。核心内容是自旋转移力矩（STT），我们推导了电流驱动磁化翻转的动力学方程，并讨论了STT磁阻随机存取存储器（STT-MRAM）的工作原理和效率限制。 第九章：超快磁动力学与阿秒物理 这是全书最具挑战性也最具前瞻性的部分。在超短脉冲激光的作用下，磁化过程不再是慢速的热力学或朗道-李弗希茨（LLG）方程所能完全描述的。本章探讨了光激发磁化（Light-Induced Magnetization）的现象。我们引入了超快磁化翻转的理论模型，包括电子、晶格和自旋子之间的非绝热能量传递机制。内容还包括使用飞秒激光光谱技术（如时间分辨X射线磁二向色性 TR-XMCD）来实时观测磁畴壁运动和磁振子激发，探究亚皮秒乃至阿秒量级的磁性响应。 结论与展望 全书的最后，我们将回顾经典磁性理论的局限性，并展望未来研究方向，包括拓扑磁结构（如斯格明子 Skrymions）、量子计算中的自旋态应用，以及更高效的磁信息存储与处理技术。 本书通过结构化的章节安排，确保读者在掌握坚实的理论基础后，能够无缝衔接至当前最活跃的纳米和超快磁学研究领域。每一章后都附有习题和推荐阅读，以促进学习和深入研究。

评分☆☆☆☆☆

这本书名“磁学：从基础知识到纳米尺度超快动力学”一出现，就深深地吸引了我。我一直认为，对任何一门科学的理解，都需要从其最根本的原理出发，才能更好地把握其发展脉络和应用前景。因此，这本书从“基础知识”开始，为我提供了一个坚实的起点。我希望它能够以清晰、易懂的方式，向我阐释磁学的基本概念，比如磁场是如何产生的，磁性材料是如何分类的（铁磁性、反铁磁性、顺磁性、抗磁性等），以及这些磁性现象背后的微观物理机制。我期待书中能够详细介绍不同材料的磁畴结构，以及磁矩的起源，可能还会涉及到一些基本量子力学原理。而“纳米尺度超快动力学”这个部分的出现，则将我的兴趣推向了磁学研究的尖端。这部分内容听起来就充满了挑战和新意。我非常好奇，当磁性材料的尺寸被压缩到纳米级别时，它们会展现出怎样的独特行为？例如，尺寸效应、界面效应以及量子隧穿效应对磁性的影响。更让我着迷的是“超快动力学”这一概念，这意味着我们需要探讨磁性状态在极短时间内（皮秒甚至飞秒级别）是如何变化和演化的。我期待书中能够介绍一些先进的实验技术，比如如何利用超快激光脉冲来激发和探测纳米尺度下磁性材料的动态响应。同时，与之相关的理论模型，比如微磁学模拟和量子动力学计算，也应该会是本书的重要组成部分。这本书为我提供了一个从宏观到微观、从静态到动态的全面视角，让我能够深入理解磁学研究的最新进展及其在各个领域中的潜在应用。

评分☆☆☆☆☆

当我看到这本书的书名时，一种强烈的求知欲立刻被点燃。“磁学：从基础知识到纳米尺度超快动力学”，这个标题承诺了一个从宏观世界的磁力到微观世界纳米尺度的磁性瞬态变化的全方位探索。我一直对物理学中那些能够解释我们日常现象又深刻影响着高科技发展的领域特别感兴趣，而磁学无疑是其中的佼佼者。我猜想，这本书的开篇会为我构建一个扎实的理论基础，如同建造一座大厦的基石，详细阐述磁场的产生原理，不同磁性材料的分类（如铁磁性、反铁磁性、亚铁磁性、顺磁性、抗磁性），以及它们各自的微观机制。这部分内容对于理解后续更复杂的现象至关重要。紧接着，随着内容的深入，我期望能够看到关于磁性材料在不同温度、压力、外场等条件下的行为变化。而“纳米尺度超快动力学”这个词组，则将我的思绪引向了当今磁学研究的最前沿。我非常想知道，当磁性材料的尺寸缩小到纳米级别时，它们会展现出怎样的独特物理性质？例如，巨磁阻效应、隧道磁阻效应，以及在纳米颗粒中的超顺磁性等。更令人着迷的是“超快动力学”部分，这意味着我们将要探索磁性状态在皮秒甚至飞秒级别上的快速演化。我期待书中能够介绍相关的实验技术，如时间分辨磁光克尔效应（TR-MOKE）等，来捕捉这些瞬息万变的磁性过程。同时，理论模型，如利用数值模拟研究磁畴壁的移动速度，或者激光脉冲诱导的磁化翻转机制，也应该会是本书的重要组成部分。这本书就像一本通往磁学世界奇妙旅程的指南，让我能够从最基本的事实出发，一步步揭开纳米尺度下磁性世界的奥秘。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名确实非常吸引人，尤其是“从基础知识到纳米尺度超快动力学”这部分，立刻勾起了我深入了解磁学世界的浓厚兴趣。我一直对物理学的各个分支都怀有好奇心，而磁学作为一个既古老又前沿的领域，其研究成果在现代科技发展中扮演着至关重要的角色，从我们日常使用的硬盘存储到尖端的磁共振成像技术，无不体现着磁学的力量。看到这本书涵盖如此宽广的范围，我设想它应该会从最基础的磁性概念入手，比如磁畴、磁矩、反磁性、顺磁性、铁磁性等，就像搭积木一样，一点点地构建起我们对磁现象的理解。接着，它应该会循序渐进地深入到更复杂的理论，例如麦克斯韦方程组与磁场的联系，以及各种磁性材料的微观机制。而“纳米尺度超快动力学”更是让我对这本书充满了期待，这部分内容无疑触及了当前磁学研究最活跃的前沿，纳米尺度下的磁性行为往往会呈现出与宏观尺度截然不同的特性，而超快动力学则意味着我们需要探讨磁性状态在极短时间内（皮秒甚至飞秒级别）是如何变化和演化的。我猜想书中会介绍一些先进的实验技术，例如飞秒激光诱导的磁性瞬态现象观测，以及相关的理论模型，比如微磁学理论和量子动力学方法，来解释这些高速、微观的磁性过程。这本书的出现，对于我这样希望系统性地梳理磁学知识，并且想要了解最前沿研究动态的读者来说，无疑是一份宝贵的财富。它提供了一个从宏观到微观、从静态到动态的完整视角，让我能够更好地理解磁学在各个领域应用的深层原理。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名“磁学：从基础知识到纳米尺度超快动力学”简直就是我一直在寻找的！我一直对那些能够解释自然界基本现象，同时又驱动着前沿科技发展的领域充满热情，而磁学无疑占据着重要的地位。我设想这本书会以一种系统而又详尽的方式，带我进入磁学的世界。首先，“基础知识”这部分，我期待它能够从最根本的物理原理讲起，例如磁场的产生，磁畴的概念，以及不同材料的磁性分类——从经典的铁磁性到更精细的反铁磁性和亚铁磁性。我希望它能够清晰地解释这些磁性背后的微观电子行为，可能还会涉及一些量子力学的基本概念，比如电子自旋。我相信，扎实的基础是理解更复杂现象的关键。而“纳米尺度超快动力学”这后半部分，则让我看到了这本书的与众不同之处。我非常好奇，当物质的尺度被压缩到纳米级别时，其磁性行为会发生怎样的变化？书中可能会探讨诸如纳米粒子磁性、磁性薄膜的特性，以及在这些尺度下可能出现的奇异现象。更让我兴奋的是“超快动力学”这个方向，这意味着我们要探讨的是磁性在极短时间内的变化过程，比如磁化翻转的速率，以及相关的能量传递和耗散。我期待书中能够介绍一些先进的实验技术，能够捕捉到这些瞬间发生的物理过程，比如利用超快激光来诱导和探测磁性变化。同时，理论计算和模拟方法，如微磁学模拟，也可能被用来解释这些动态过程。这本书就像是一个阶梯，让我能够从对磁学的初步认知，一步步攀登到最前沿的研究领域，深入理解那些正在改变世界的技术。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简洁而富有科技感，书名“磁学：从基础知识到纳米尺度超快动力学”立刻抓住了我的眼球。我一直认为，对一个科学概念的掌握，如果不能溯源其根本，那么对其高阶应用的理解就会显得浮泛。因此，这本书从“基础知识”这一起点出发，给了我极大的信心。我期望它能以清晰易懂的语言，为我揭示那些看似神秘的磁现象背后的物理本质。比如，它会如何解释为什么某些物质会产生磁性？这些磁性是如何在微观层面上形成的？是电子的轨道运动，还是自旋？书中有可能包含对不同类型磁性材料的详细分类和比较，从常见的铁磁材料，到更具挑战性的反铁磁材料，甚至是新近兴起的拓扑磁性材料。更让我兴奋的是“纳米尺度超快动力学”这个部分。这部分听起来就充满了前沿研究的挑战与机遇。纳米尺度下的磁性往往受到尺寸效应、界面效应等多种因素的影响，其行为可能与块体材料大相径庭。而“超快动力学”则意味着要探讨磁性状态在极短时间尺度下的演化，例如磁化翻转的过程，以及与之相关的能量传递和耗散机制。我非常好奇书中会如何引入相关的实验技术，例如利用超快激光脉冲来激发和探测磁性材料的动态响应，这需要极高的技术门槛和精妙的实验设计。同时，我也期待书中能够介绍描述这些动力学过程的理论模型，比如基于朗道-利夫希茨方程的微磁学模拟，或者更深层次的量子力学计算方法。这本书无疑为我打开了一扇通往现代磁学研究核心的大门，让我能够深入理解那些影响着信息存储、自旋电子学等关键技术发展的深层奥秘。

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挺好的

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喜欢书，也喜欢读书，没有书地日子里，仿佛自己失去了什么，没有了灵魂，没有了目标。读书的妙处，如同咀嚼一枚橄榄，初时淡，后时浓，余味回味无穷。读书了乐趣，就在于这或淡或浓中品出她的精妙所在。读书是最幸福的时刻，是读书读到心驰神往的时候，与书中的主人公同喜，与书者同乐，与景物共呼吸，与人物共悲切。

评分☆☆☆☆☆

商品很好，物流很给力的

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很好，很详细

评分☆☆☆☆☆

好好读一下，内容很详细，

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参考资料，还没来得及看

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很好，很详细

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书是小船，开往知识的海洋。

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值得购买，不错的书，下次还来买。推荐购买