中外物理学精品书系·前沿系列：晶体和准晶体的衍射（第2版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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周公度，郭可信，李根培 等 著

图书标签:

• 物理学
• 晶体学
• 准晶体
• 衍射
• 固体物理
• 材料科学
• X射线衍射
• 结构分析
• 前沿
• 学术著作

出版社： 北京大学出版社

ISBN：9787301234662

版次：2

商品编码：11376373

包装：平装

丛书名： 中外物理学精品书系·前沿系列

开本：16开

出版时间：2013-11-01

用纸：胶版纸

页数：552

正文语种：中文

编辑推荐

适读人群 ：大学师生、科技工作者
　　

　　《中外物理学精品书系·前沿系列：晶体和准晶体的衍射（第2版）》在第一版（原书共9章）基础上加以修订，第一版的第二作者郭可信教授编写的第7~9章内容是国际上物理尖端前沿。在第一版第7章中（p.228）郭先生描述了在准晶研究方面的进展，他与2011年诺贝尔化学奖得主以色列材料科学家Daniel Shechtman（达尼埃尔·谢赫特曼）是同时发现准晶体的（p.202）。若郭先生健在（郭先生于2006年去世），应有可能在今年并列获得诺贝尔奖。
　　作者长期从事晶体结构研究和教学工作，所写的《晶体结构测定》一书1981年由科学出版社出版，晶体结构测定在国内有着较大影响，许多读者希望作者将其再版发行。作者以借本书再版的机会，对晶体衍射作较深入的修改论述，以应读者要求。
　　第二版中作者除对自己编写的第1~6章进行系统修订外，还将根据郭先生的《准晶研究》（2004年出版）和《郭可信纪念文集》（2008年出版）新增加一附录，对准晶体加以介绍，彰显我国在准晶研究中的贡献。
　　另外，本书还新增了生物大分子晶体衍射和多晶衍射等当前自然科学研究热点内容。

内容简介

　　

　　《中外物理学精品书系·前沿系列：晶体和准晶体的衍射（第2版）》在第一版基础上修订而成，全书共11章。
　　第1-8章，内容包括：晶体衍射研究的发展、晶体结构的对称性、晶体的衍射方向和倒易点阵、衍射强度和结构因子、电子密度函数的计算和精修、生物大分子晶体的衍射、多晶衍射和晶体结构数据的应用等，涉及化学、物理、数学、生物、电子学等多个基础学科，为读者提供简明易懂、条理清晰的基础知识和原理的介绍，同时提供了研究实例与原理结合进行具体分析。
　　第9-11章，内容包括：准晶体、准点阵及衍射、准晶体结构测定法，是国际上物理科研尖端前沿。郭先生与2011年诺贝尔化学奖得主D Shechtman是同时独立发现准晶体的。本书对准晶体加以详细介绍，彰显了我国在准晶研究中的贡献。
　　本书可作为化学、物理、材料、生物、矿物、冶金等学科的研究生教材，也可供科研人员参考。
　　

作者简介

　　郭可信，中科院物理研究所教授，中国科学院院士，发表论文200余篇；周公度，北大化学学院教授，发表论文100余篇，出版著作30多部，由国内外10家出版社出版

目录

第1章 晶体衍射研究的发展
1.1 早期的工作
1.2 无机物晶体结构的发展
1.3 有机物晶体结构的发展
1.4 生物大分子晶体结构的发展
1.5 现状和展望
参考文献
第2章 晶体结构的对称性
2.1 晶体的点阵结构和晶胞
2.2 晶体结构的对称元素
2.3 晶系、晶族和空间点阵型式
2.3.1 晶系和晶族
2.3.2 晶体的空间点阵型式
2.4 晶体学点群
2.4.1 点群的推引
2.4.2 点群的国际记号和对称元素的取向
2.4.3 晶体学点群的对称性和晶体的物理性质
2.5 晶体学空间群
2.5.1 空间群的推引
2.5.2 空间群记号
2.5.3 等效点系、不对称单位和结构基元
2.5.4 平面群
参考文献
第3章 晶体的衍射方向和倒易点阵
3.1 X射线的性质
3.2 Laue方程
3.3 Bragg方程
3.4 倒易点阵
3.4.1 倒易点阵的定义
3.4.2 倒易点阵的性质
3.4.3 关于复晶胞的变换
3.5 反射球（Ewald球）
3.6 单晶体衍射数据收集方法
3.6.1 简介
3.6.2 四圆衍射仪法
3.6.3 面探测器法
参考文献
第4章 衍射强度和结构因子
4.1 衍射法测定晶体结构的一般步骤
4.2 晶体衍射的一些概念和方法
4.2.1 倒易空间和晶体空间
4.2.2 衍射波的数学表示
4.2.3 晶体空间和倒易空间的傅里叶变换
4.3 晶胞对X射线的散射
4.3.1 电子的散射
4.3.2 原子的散射
4.3.3 晶胞的散射
4.4 晶体的衍射强度
4.4.1 一小粒完美晶体对X射线的衍射
4.4.2 镶嵌晶体的衍射强度
4.5 影响衍射强度的各种因子
4.5.1 偏极化因子和角速度因子
4.5.2 温度因子
4.5.3 吸收因子
4.5.4 消光
4.5.5 多重度因子
4.6 衍射强度的修正和还原
4.7 系统消光和空间群的确定
4.8 结构因子
4.8.1 结构因子的含义和表达
4.8.2 结构因子的电子密度函数表达式
4.8.3 单位结构因子
4.8.4 归一结构因子
参考文献
第5章 电子密度函数的计算和精修
5.1 电子密度函数表达式
5.1.1 电子密度函数表达式的推引
5.1.2 推引相角的方法
5.2 直接法
5.2.1 归一结构因子的若干统计规律
5.2.2 结构不变量和结构半不变量
5.2.3 Sayre公式
5.2.4 E图的应用
5.3 Patterson函数法
5.3.1 Patterson函数
5.3.2 Harker截面
5.3.3 重原子法
5.3.4 分子置换法简介
5.4 同晶置换法简介
5.5 反常散射法
5.5.1 手性及绝对构型
5.5.2 反常散射效应
5.5.3 分子绝对构型测定的方法和实例
5.6 晶体结构的精修
5.6.1 电子密度图的应用
5.6.2 ρo，ρc和ρE
5.6.3 差值电子密度图
5.6.4 变形电子密度图（X�睳图和X�瞂图）
参考文献
第6章 生物大分子晶体衍射
6.1 引言
6.2 生物大分子晶体制备
6.2.1 生物大分子晶体的特性
6.2.2 生物大分子样品的提取和纯化
6.2.3 生物大分子结晶过程的独特性和影响因素
6.2.4 生物大分子晶体制备的实验技术
6.2.5 晶体的表征和获得合用晶体的方法
6.2.6 重原子衍生物的制备
6.3 生物大分子晶体衍射数据的收集
6.3.1 X射线源和探测器
6.3.2 回摆法收集生物大分子晶体衍射数据
6.3.3 数据处理
6.3.4 反常散射数据的收集
6.3.5 晶体的衰减和晶体的冷冻技术
6.3.6 衍射数据分辨率
6.3.7 衍射数据的评估
6.4 相角测定法
6.4.1 同晶型置换法
6.4.2 分子置换法（MR）
6.4.3 多波长反常散射法（MAD）
6.4.4 电子密度调整和相角组合方法改进相角
6.5 电子密度图的计算
6.5.1 电子密度图的类型
6.5.2 差值电子密度图的应用
6.5.3 电子密度图诠释
6.5.4 结构模型的搭建
6.6 晶体结构模型的修正
6.6.1 引论
6.6.2 传统的最小二乘（LS）修正
6.6.3 非最小二乘修正的一些特殊方法
6.6.4 晶体结构测定结果质量的评价和量度
6.6.5 晶体结构模型的表述
第6章附录
附录6.1 生物大分子结构相关的数据库介绍
附录6.2 关于R因子
参考文献
第7章 多晶衍射
7.1 多晶X射线衍射方法
7.1.1 照相法
7.1.2 多晶X射线衍射仪的一般原理
7.1.3 测角仪的调整与衍射实验
7.2 多晶X射线衍射的积分强度
7.3 X射线衍射物相定性分析
7.3.1 物相定性分析的基本原理
7.3.2 标准衍射卡片及其检索
7.3.3 物相分析： 实验与判断
7.3.4 数字化的PDF
7.4 X射线衍射物相定量分析
7.4.1 多相体系的强度公式
7.4.2 相定量分析基本方法和原理
7.4.3 物相定量分析实验方法
7.5 衍射图的指标化
7.5.1 立方晶系指标化方法： 解析法
7.5.2 Hesse�睱ipson（赫西�怖�普森）解析法
7.5.3 常见指标化程序原理和方法
7.5.4 指标化结果的判断
7.6 平均晶粒度的X射线测定
7.6.1 Scherrer方程： 物理意义与数学表达
7.6.2 衍射峰分析
7.6.3 β值的确定： Kα双线分离与仪器因素的处理
7.6.4 Scherrer公式的应用
7.7 多晶X射线衍射结构分析的重要方法--Rietveld法
7.7.1 Rietveld方法的基本原理
7.7.2 Rietveld方法的应用（1）： 峰形拟合
7.7.3 Rietveld方法的应用（2）： 结构精修、完善与相定量
7.8 中子衍射
7.8.1 中子的基本性质、产生与探测
7.8.2 物质对中子的散射： 散射长度
7.8.3 中子衍射晶体结构分析
7.8.4 中子衍射磁结构分析
参考文献
第8章 晶体结构数据的应用
8.1 晶胞参数的应用
8.2 分子的几何构型
8.2.1 键长和键角的计算
8.2.2 分子几何构型测定实例
8.2.3 键长和原子半径
8.3 分子的构象
8.3.1 构型和构象
8.3.2 构象的表示
8.3.3 多肽链的构象
8.3.4 天花粉蛋白的结构与功能的研究
8.4 化学键的类型和性质
8.4.1 化学键的本质及其多样性
8.4.2 变形电子密度图在化学键研究中的应用
8.5 晶体中分子和离子的堆积
8.5.1 冰的结构
8.5.2 钙钛矿（CaTiO3）的结构
8.5.3 若干水合包合物的结构
8.6 晶体中原子的运动
8.6.1 晶体中原子的热运动
8.6.2 晶体中进行的聚合反应
8.6.3 晶体中进行的消旋反应
8.7 键价理论： 由原子间的键长计算原子的键价
8.7.1 键价理论的要点
8.7.2 键价理论在晶体结构分析中的应用
参考文献
第9章 准晶体
9.1 二十面体
9.1.1 二十面体对称
9.1.2 二十面体密堆
9.1.3 二十面体骨架
9.2 三维准晶
9.2.1 Al-Mn等二十面体准晶
9.2.2 Ti-Ni等二十面体准晶
9.2.3 稳定的二十面体准晶
9.3 二维准晶
9.3.1 十重准晶
9.3.2 八重准晶
9.3.3 十二重准晶
9.4 一维准晶
第9章附录 电子衍射与成像
参考文献
第10章 准点阵及衍射
10.1 一维准点阵
10.1.1 Fibonacci数列
10.1.2 数列
10.1.3 二维空间投影
10.1.4 高维空间切割
10.2 二维准点阵
10.2.1 Penrose图
10.2.2 八重拼图
10.2.3 八重准点阵
10.2.4 五重、十重准点阵
10.3 三维准点阵
10.4 准点阵的缺陷及衍射
参考文献
第11章 准晶体结构测定法
11.1 准晶的结构模型
11.1.1 三维结构模型
11.1.2 六维结构模型
11.2 十重准晶的结构测定
11.2.1 十重准晶的五维超点阵
11.2.2 Patterson函数
11.2.3 Al65Co15Cu20十重准晶的结构
11.3 二十面体准晶的结构测定
11.3.1 二十面体准晶的六维超点阵
11.3.2 中子衍射
11.3.3 Al70Pd21Mn9二十面体准晶的结构
参考文献
附录1 五重旋转对称和二十面体准晶体的发现
附录2 准晶与电子显微学
索引

前言/序言

现代凝聚态物理学核心概念：从量子力学到材料科学的桥梁 图书简介 本书深入探讨了凝聚态物理学的核心理论框架、关键实验技术及其在现代材料科学中的广泛应用。本书旨在为物理学、材料科学、化学工程以及相关交叉学科的本科高年级学生、研究生及研究人员提供一个全面且具有前瞻性的学习资源。我们专注于揭示凝聚态物质的集体行为如何从微观的量子力学原理中涌现出来，并强调当前物理学界最活跃的研究领域。 第一部分：量子基础与凝聚态的起源 本部分奠定了理解复杂物质行为的量子力学基础。 第一章：多体量子力学的回归 本章首先回顾了单电子近似（如哈特里-福克方法）的局限性，并引入了描述大量相互作用电子系统的必需工具：密度泛函理论（DFT）。我们将详细阐述 Kohn-Sham 理论的数学形式，探讨 Kohn-Sham 轨道与真实物理轨道的区别，并着重讨论当前最成功的交换关联泛函（如 GGA, meta-GGA, 以及对强关联系统的挑战）。此外，本章也引入了动态平均场理论（DMFT）作为处理强关联效应，例如 Mott 绝缘体，的有效途径。 第二章：晶体动理学与能带结构 本章聚焦于周期性结构中的电子行为。布洛赫定理是本章的核心，它将电子的运动转化为在布里渊区中的准粒子行为。我们详细推导了实空间哈密顿量到倒易空间哈密顿量的转换，并解释了Wannier 函数和紧束缚模型 (Tight-Binding Model) 在描述特定材料（如石墨烯和拓扑绝缘体表面态）中的重要性。紧接着，我们将讨论能带计算的实际操作，包括选择适当的赝势和截断平面波的能量，以及如何利用计算结果预测材料的光学吸收边和电导率。 第二章补充：晶格振动与声子 凝聚态的集体激发并不仅限于电子。本章随后转向原子尺度的振动——声子。我们从牛顿运动定律出发，建立了一维和三维晶格的色散关系，区分了光学支和声学支。重点讨论了声子热容（对比爱因斯坦模型和德拜模型）以及声子-电子耦合在超导电性中的作用（如 BCS 理论中的极化）。 第二部分：电子的集体行为与电子态 本部分深入探讨电子如何通过相互作用形成宏观上可观测的现象。 第三章：金属与费米液体理论 本章的核心是费米液体理论。我们阐述了朗道关于准粒子的概念，说明了在低温下，相互作用的电子系统如何像一个无相互作用的费米气体一样表现。我们将详细分析费米面的性质及其在传输现象中的关键作用，并引入输运系数（如电阻率和霍尔系数）的计算框架。我们还将讨论电子-电子散射对寿命和强关联效应的修正。 第四章：电子关联与非费米液体 当电子间的库仑排斥力变得异常强大时，费米液体理论失效。本章考察了强关联系统的物理学。重点分析了 Mott 绝缘体的形成机制，以及高温超导中荷载动力学的复杂性。讨论包括Hubbard 模型及其在二维格点上的简化解法，以及如何利用自旋涨落解释某些过渡金属氧化物中的异常电阻行为。 第五章：磁性现象的统计力学描述 磁性是凝聚态中长程有序的典范。本章从海森堡模型和伊辛模型入手，运用统计物理方法（如平均场近似、重整化群方法）分析磁相变。详细讨论了铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性的微观起源，以及朗道-皮埃尔斯（Landau-Peierls）理论在描述磁畴结构和磁性转变中的应用。本章还将涉及自旋-轨道耦合对磁各向异性的影响。 第三部分：拓扑序与新兴物态 本部分聚焦于二十一世纪凝聚态物理学的热点——拓扑物理。 第六章：拓扑绝缘体与量子霍尔效应 本章是理解拓扑序的基石。首先回顾量子霍尔效应（QHE）的实验发现和TKNN 不变量的拓扑解释，强调了边缘态的鲁棒性。随后，我们介绍时间反演对称的拓扑绝缘体（TI），利用Z2 不变量来区分拓扑平庸和拓扑非平庸的绝缘体。重点分析了 狄拉克锥的线性色散关系，以及由拓扑保护的表面金属态的性质。 第七章：低维系统与准一维/二维电子气 低维系统展现出独特的量子效应。本章探讨一维电子系统中的Peierls 转变和费米面嵌套现象，以及 Luttinger 液体理论如何替代费米液体理论来描述相互作用的一维电子。在二维方面，我们将深入分析二维电子气 (2DEG)，包括异质结中的电子局域化，并讨论 分数霍尔效应 (FQHE) 中复合费米子的概念模型。 第四部分：相变、缺陷与实验探针 本部分关注物质相变的普适性和探测这些复杂物态的实验手段。 第八章：相变与有序-无序转变 本章运用朗道相变理论来描述宏观对称性的破缺。详细分析了平均场理论下的临界指数，并介绍重整化群 (RG) 理论，说明普适性的概念——即材料的具体微观细节如何消失，而只留下依赖于维数和对称性的指数。讨论了二维系统中 XY 模型的 Berezinskii-Kosterlitz-Thouless (BKT) 转变。 第九章：实验技术导论 理论必须与实验验证相辅相成。本章概述了探索凝聚态物质结构和电子结构的几种关键技术： 1. X射线衍射与中子散射：用于确定晶体结构、声子谱和磁结构。 2. 角分辨光电子能谱 (ARPES)：直接“看到”电子的能带结构和费米面。 3. 扫描隧道显微镜 (STM)：提供原子尺度的形貌和局域电子态信息。 4. 核磁共振 (NMR)：探测局部电子自旋密度和动态性质。 结论与展望 本书最后展望了当前研究的前沿，包括拓扑超导、量子计算中的拓扑保护、以及强关联系统的机器学习加速模拟，为读者指明了未来的研究方向。 --- 本书特色： 理论深度与工程应用并重：不仅严谨推导了DFT和RG等核心理论，也结合了计算材料学和新型功能器件设计的实例。 跨越不同维度：系统性地覆盖了从零维量子点到三维晶体中电子行为的描述。 侧重现代物理前沿：对拓扑物质和强关联现象给予了足够的篇幅和深入的讨论。

评分☆☆☆☆☆

虽然我主要的研究领域是计算化学，对于实验物理的衍射技术接触不多，但这本《晶体和准晶体的衍射（第2版）》依然引起了我极大的兴趣。我一直认为，理解物质的结构是理解其性质的基础，而衍射技术无疑是探究微观结构的有力工具。这本书的书名包含了“晶体”和“准晶体”两个概念，这说明它覆盖了从经典到前沿的衍射研究对象。我推测，书中应该会详细介绍布拉格定律及其衍生物，以及如何通过分析衍射图样来确定晶格常数、原子位置和对称性。对于准晶体，我所知甚少，但我知道它们拥有独特的“非整数”对称性，这在物理学中是相当不寻常的。因此，我特别期待书中能深入探讨准晶体的特殊衍射行为，比如其衍射谱中可能出现的奇数阶衍射峰，或者其非周期性结构如何通过数学工具来描述和解释。这本书的“第2版”也意味着内容经过了更新和完善，我希望书中能包含近些年来在准晶体合成、表征和应用方面的新进展，这对于我拓展研究思路非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名《晶体和准晶体的衍射（第2版）》让我联想到许多我曾经在本科物理课程中接触过的概念，比如晶格、衍射点阵、倒易空间等等，但“准晶体”这个词汇则代表了更深层次的探索。我推测，这本书会从基础的衍射理论讲起，然后逐步深入到晶体结构的解析，包括单晶和多晶衍射方法。我尤其期待书中能花大量篇幅来介绍准晶体的独特之处，包括它们为何被称作“准”晶体，它们的对称性如何与晶体学相悖，以及它们在衍射图谱上所展现出的特殊规律。我猜测书中会涉及一些复杂的数学工具，比如傅里叶变换、群论等，来描述和分析准晶体的非周期但有序的结构。同时，作为一个“精品书系”的成员，我相信这本书会包含很多权威的研究成果和经典的实验数据，或许还会提到一些在材料科学、物理学领域具有里程碑意义的发现。我对书中能否提供一些关于如何合成和表征新型准晶材料的思路非常感兴趣，这对于未来在新材料的研发中可能会有启发。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名听起来就非常高深，一看就是那种需要静下心来慢慢研读的学术著作。虽然我目前的研究方向并没有直接涉及晶体和准晶体的衍射，但我对这个领域一直抱有浓厚的兴趣。尤其是在听说“前沿系列”和“精品书系”这些词语的时候，我就知道这肯定是一本集结了最新研究成果和经典理论的宝藏。我猜测书中应该会详细介绍各种衍射技术，比如X射线衍射、中子衍射，甚至是电子衍射，以及它们在解析晶体和准晶体结构中的原理和应用。我尤其期待书中能对准晶体的独特衍射特性进行深入剖析，毕竟准晶体本身就充满了许多令人着迷的数学和物理概念，比如五重对称性等，这些都与传统的晶体学有着本质的区别。这本书的第二版，也意味着它经过了时间的考验和读者的反馈，内容应该更加完善和成熟，也许还会有一些新的发现和理论的补充，这让我对其内容充满了期待。我非常希望能通过这本书，在理论层面深入理解衍射现象背后的物理规律，以及如何利用这些规律来揭示物质的微观结构，为我未来的学习和科研提供坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《晶体和准晶体的衍射（第2版）》后，首先映入眼帘的是其严谨的排版和细致的插图。尽管我不是物理学专业出身，但在翻阅时，我能感受到其中蕴含的深厚学术功底。书名中的“衍射”二字，让我联想到光波、X射线在遇到周期性结构时会发生的散射现象，以及由此产生的干涉图样。我猜想这本书的核心内容，便是围绕着晶体和准晶体的原子或分子排列产生的衍射规律展开的。特别是“准晶体”这个概念，它打破了传统晶体学中关于对称性的固有认知，其非周期性的但又高度有序的结构，必然带来与传统晶体截然不同的衍射行为。我非常好奇书中会如何详细地解释这些不同之处，例如准晶体的“魔角”现象，或者其衍射图样中出现的特殊斑点。此外，作为一本“精品书系”，我预期书中不仅会讲解理论，还会穿插大量的实验案例和数据分析，让读者能够更直观地理解衍射原理在实际研究中的应用，比如在材料科学、矿物学甚至生物学等领域，衍射技术是如何帮助我们识别和表征物质的。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对光学和固体物理交叉领域感兴趣的学生，我被《晶体和准晶体的衍射（第2版）》这个书名深深吸引。我了解衍射现象是波（如X射线、电子、甚至可见光）在遇到周期性或近周期性结构时发生的普遍物理过程。晶体由于其原子在三维空间中的周期性排列，会产生特征性的衍射图样，这是晶体学分析的基础。而“准晶体”的出现，则为这个领域增添了更多神秘色彩。我猜测书中会详细阐述不同类型的衍射技术，并重点分析它们在解析晶体和准晶体结构时的原理、优势与局限性。例如，X射线衍射在确定晶体结构中的重要性，以及电子衍射在分析纳米材料和表面结构中的独特作用。我尤其好奇书中会如何解释准晶体之所以能存在，以及它们与传统晶体在结构和衍射行为上的根本区别。这本书作为“前沿系列”的一部分，我期待它能提供一些最新的研究视角和前沿的理论进展，甚至可能包含一些尚未完全解决的物理问题，这将极大地激发我的学习热情和探索欲望。

评分☆☆☆☆☆

好好好好好好好好好经济

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可以作为工具书

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需要学习一些透射电镜知识，所以买了，感觉很不错！

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郭守信的遗作，大牛的水准

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棒

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下单后好几天才到，京东越来越拖拉~~~~~~~~~~~

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包装太差，书脊都磨坏了！！！

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好

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