分子物理学和量子化学基础（第2版） [Molecular Physics and Elements of Quantum Chemistry Introduction to Experiments and Theory] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[德] 哈科恩 著

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• 量子化学
• 物理化学
• 化学物理
• 量子力学
• 分子结构
• 光谱学
• 实验物理
• 理论化学
• 化学基础

出版社： 世界图书出版公司

ISBN：9787510077821

版次：2

商品编码：11562190

包装：平装

外文名称：Molecular Physics and Elements of Quantum Chemistry Introduction to Experiments and Theory

开本：24开

出版时间：2014-07-01###

内容简介

　　This textbook is intended for use by students of physics， physical chemistry， and theoretical chemistry. The reader is presumed to have a basic knowledge of atomic and quantum physics at the level provided， for example， by the first few chapters in our book The Physics of Atoms ant Quanta. The student of physics will find here material which should be included in the basic education of every physicist. This book should furthermore allow students to acquire an appreciation of the breadth and variety within the field of molecular physics and its future as a fascinating area of research.

内页插图

目录

1 Introduction
2 Mechanical Properties of Molecules, Their Size and Mass
3 Molecules in Electric and Magnetic Fields
4 Introduction to the Theory of Chemical Bonding
5 Symmetries and Symmetry Operations: A First Overview
6 Symmetries and Symmetry Operations A Systematic Approaclt
7 The Multi-Electron Problem in Molecular Physics and Quantum Chemistry
8 Overview of Molecular Spectroscopy Techniques
9 Rotational Spectroscopy
10 Vibrational Spectroscopy
11 The Quantum-Mechanical Treatment of Rotational and Vibrational Spectra
12 Raman Spectra
13 Electronic States
14 The Electronic Spectra of Molecules
15 Further Remarks on the Techniques of Molecular Spectroscopy
16 The Interaction of Molecules with Light: Quantum-Mechanical Treatment
17 Theoretical Treatment of the Raman Effect and the Elements of Nonlinear Optics
18 Nuclear Magnetic Resonance
19 Electron Spin Resonance
20 Macromolecules, Biomolecules, and Supermolecules
21 Experiments on and with Single Molecules
22 Molecular Electronics and Other Applications

前言/序言

固体物理学导论：从晶格振动到电子结构 简介 本书是一部面向物理学、材料科学、化学及相关工程领域本科高年级学生和初级研究生的教材，旨在系统、深入地介绍固体物理学的核心概念、理论框架及其在现代科学中的应用。内容覆盖了晶体结构、晶格动力学、能带理论、半导体物理、磁性以及超导电性等关键领域。本书注重理论的严谨性与计算方法的实用性相结合，力求为读者构建一个扎实而全面的固体物理学知识体系。 第一部分：晶体结构与晶格动力学 第一章：晶体的几何描述与对称性 本章从最基础的晶体学概念入手，详细阐述了晶体的周期性结构。首先定义了晶格、基矢、晶胞（原胞和单位晶胞）的概念，并引入布拉维格子（Bravais Lattices）的分类及其十四种类型。接着，深入探讨了晶体中各种重要的晶面指标体系，特别是米勒指数（Miller Indices）的确定及其在描述晶面特性中的重要作用。 几何对称性是固体物理学理论的基石之一。本章将全面介绍晶体中可能存在的对称操作，包括旋转轴、反射面和反演中心。基于这些操作，系统地讨论了点群和空间群的数学结构，强调了晶体对称性在预测材料性质（如介电性、压电性）中的决定性作用。此外，还介绍了倒易点阵（Reciprocal Lattice）的概念，及其在布洛赫定理和衍射实验中的核心地位。 第二章：晶格振动与晶格热力学 固体材料的微观行为与其原子振动密切相关。本章聚焦于晶格动力学，将原子视为通过弹性键连接的谐振子。首先，我们分析一维晶格模型，推导其色散关系（Dispersion Relation），理解声学支和光学支的存在及其物理意义。随后，将模型扩展到三维晶格，引入元胞数$N$与自由度$3N$的概念，并详细讲解如何使用周期性边界条件和波矢（$mathbf{q}$）来描述集体激发模式——声子（Phonons）。 声子是晶格振动的量子化描述，它们扮演着准粒子（Quasiparticle）的角色。本章详细讨论了声子态的产生、声子谱的测量方法（如中子散射）。理论应用方面，着重分析了声子在材料热学性质中的贡献。我们推导了晶格比热容的理论模型，包括德拜模型（Debye Model）和爱因斯坦模型（Einstein Model），并比较两者在低温和高温极限下的差异，揭示固体比热容的$T^3$定律。此外，声子的耗散过程——声子-声子散射，是理解热导率和材料内耗的关键。 第二部分：电子的能带理论 第三章：自由电子模型与能带的形成 在引入周期性势场之前，本章首先回顾了经典自由电子气体模型（德鲁德模型）及其在解释金属电导率、热容量和帕米定则方面的成功与局限性。随后，转向量子力学描述，引入布洛赫定理（Bloch's Theorem），这是理解电子在周期性势场中行为的根本工具。布洛赫函数的形式$psi_{mathbf{k}}(mathbf{r}) = e^{imathbf{k}cdotmathbf{r}} u_{mathbf{k}}(mathbf{r})$被详细剖析，其中$u_{mathbf{k}}(mathbf{r})$具有晶格周期性。 布洛赫定理直接导致了电子能带结构的形成。本章利用此理论，结合布里渊区（Brillouin Zone）的概念，解释了能带（Energy Bands）和能隙（Energy Gaps）的起源。通过紧束缚近似（Tight-Binding Approximation）和几乎自由电子近似（Nearly Free Electron Approximation）这两种重要且互补的微扰理论方法，展示了如何计算特定晶体结构下的能带结构，特别是导带和价带的性质。 第四章：能带结构与材料分类 基于能带理论的预测，本章系统地对固体材料进行分类：导体、半导体和绝缘体。分类的标准在于费米能级（Fermi Level, $E_F$）在能带结构中的位置。 对于半导体，我们将深入探讨本征半导体和掺杂半导体的特性。重点分析了电子和空穴的有效质量（Effective Mass, $m^$）概念，该概念来源于色散关系$omega(mathbf{k})$的曲率，并解释了有效质量如何影响载流子的输运性质。费米能级在禁带中的位置，以及其对温度的依赖性，是理解半导体导电性的关键。 对于导体（金属），本章将分析费米面（Fermi Surface）的几何形状，并解释为何费米面与宏观电学性质（如霍尔效应、磁化率）直接相关。同时，引入了有效哈密顿量（Effective Hamiltonian）的概念，简化了在能带内部电子动力学的描述。 第三部分：电子输运与材料特性 第五章：半导体器件物理基础 本章将理论与应用相结合，关注如何利用能带理论来理解和设计半导体器件。核心内容包括：掺杂技术（N型与P型）、杂质能级的引入及其对费米能级的影响。 详细分析了PN结的形成、内建电场和势垒的形成过程。通过求解泊松方程和连续性方程，推导了PN结在无偏压、正向偏压和反向偏压下的电流-电压（I-V）特性曲线，解释了二极管的整流机制。此外，对PN结两端的少数载流子注入和复合过程进行了定量分析。 第六章：磁性材料 磁性是凝聚态物理中最具挑战性但又引人入胜的领域之一。本章从微观电子自旋和轨道角动量出发，介绍了磁性的基本来源。 首先，区分了顺磁性（Paramagnetism）、抗磁性（Diamagnetism）和铁磁性（Ferromagnetism）。顺磁性通过朗之万理论和居里定律进行描述。随后，深入探究铁磁性的根源——交换相互作用（Exchange Interaction），这是一个纯粹的量子力学效应，解释了为什么电子自旋倾向于平行排列。引入了平均场理论（Mean-Field Theory）来描述铁磁性的自发磁化现象和居里温度（$T_C$）。最后，简要介绍了反铁磁性和亚铁磁性的特征，以及磁畴结构对宏观磁滞回线的影响。 第七章：超导电性 本章介绍了超导现象的基本特征：零电阻和迈斯纳效应（Meissner Effect）。重点分析了BCS理论（Bardeen-Cooper-Schrieffer Theory），这是理解传统超导体的核心。本章解释了电子与声子之间的微弱吸引如何导致库珀对（Cooper Pairs）的形成，以及库珀对的玻色-爱因斯坦凝聚如何产生宏观的量子相干态。推导了超导体的能隙（Energy Gap）以及其与临界温度的关系。同时，讨论了伦敦方程（London Equations）在描述超导体表面电流和迈斯纳效应中的作用，为读者理解II型超导体和磁通钉扎奠定基础。 总结 本书通过逻辑清晰的结构和详实的推导，将固体物理学的各个分支有机地串联起来。从晶格的宏观热学性质到电子在周期势场中的微观量子行为，再到由此衍生的半导体、磁性和超导等前沿应用，力求使读者不仅掌握计算工具，更能深刻理解这些现象背后的物理原理。全书配有大量的例题和习题，以巩固理论知识，培养分析和解决实际问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我留下了极其深刻的印象，它在“理论”和“实验”之间架起了一座坚实的桥梁。作为一名刚接触分子物理和量子化学的学生，我常常在面对晦涩的理论公式时感到迷茫，不知道这些理论是如何与真实的物理现象联系起来的。这本书的出色之处在于，它并没有回避理论的深度，但同时又通过大量的实验示例来锚定这些理论。比如，在讲解分子轨道理论时，书中不仅展示了复杂的数学推导，还详细介绍了如何通过光电子能谱（PES）等实验技术来验证计算得到的分子轨道能级和填充情况。这种“理论指导实验，实验验证理论”的教学方式，让我能够更直观地理解抽象概念，并且认识到理论的重要性在于其预测和解释物理世界的能力。此外，书中还讨论了许多现代实验技术，如时间分辨光谱和冷原子技术，这些前沿的实验手段与量子化学的最新发展紧密结合，展现了该领域的活力和广阔前景。对我而言，这本书不仅传授了知识，更重要的是点燃了我对这个领域的好奇心和探索欲。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我感觉自己对于量子化学的理解上升到了一个全新的高度。之前我总觉得量子化学离我的实际研究工作比较遥远，很多内容都显得有些抽象和理论化。但这本书以一种非常务实和贴近实际应用的方式，将量子化学的原理和方法展现在我面前。它详细讲解了如何利用各种计算化学软件来模拟分子的结构、性质和反应活性，并且对这些计算结果的解读提供了深入的指导。我尤其喜欢书中关于密度泛函理论（DFT）和耦合簇（CC）方法的部分，作者不仅介绍了这些方法的数学基础，更重要的是阐述了它们在解决实际化学问题中的优势和局限性。书中还穿插了一些经典的案例研究，展示了如何运用量子化学计算来解决诸如药物设计、材料科学和催化反应等领域的难题。这让我看到了量子化学作为一种强大的工具，能够为科学研究提供重要的理论支持和预测能力。这本书极大地拓展了我解决化学问题的思路，让我意识到将量子化学的理论知识与计算工具结合起来，是当前科学研究的必然趋势。

评分☆☆☆☆☆

这本书我刚拿到手，感觉它在很多方面都给了我新的启发。虽然我之前对分子物理学和量子化学有一些基础了解，但这本书的切入点非常独特。它不仅仅是讲解理论，而是将实验的视角巧妙地融入其中，让我深刻理解了那些抽象的概念是如何在现实世界中被验证和应用的。比如，在介绍分子光谱时，作者并没有仅仅给出薛定谔方程的解，而是详细描述了不同实验技术（如红外光谱、紫外-可见光谱、核磁共振谱）是如何捕捉到分子振动、转动和电子跃迁的信号，以及这些信号背后蕴含的物理意义。这一点对于我这样的实验背景的读者来说，非常有帮助，能够将书本知识与实际操作联系起来，加深理解。而且，书中提供的计算方法和理论框架，也让我看到了如何通过理论预测和解释实验结果。我尤其欣赏的是，作者在介绍复杂理论时，会用非常清晰的图示和类比，避免了枯燥的数学推导，让一些看似高深的知识变得易于接受。总而言之，这本书不仅仅是一本教材，更像是一位经验丰富的导师，引导我一步步探索分子世界的奥秘，让我觉得学习过程既充实又有趣。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，学习分子物理和量子化学，最重要的就是要掌握解决问题的能力，而这本书正是这样一本能够培养这种能力的宝典。它不仅仅是堆砌理论知识，而是系统地介绍了一套解决分子物理和量子化学问题的思维框架和方法论。从如何构建一个分子模型，到如何选择合适的理论方法进行计算，再到如何解读计算结果并将其与实验数据进行对比，书中都有非常清晰的指导。我尤其赞赏书中对计算化学软件的介绍和使用建议，这让我能够将书本上的理论知识真正地应用到实际的计算工作中。而且，书中还提供了大量的习题和案例分析，这些都非常贴合实际研究的需要，帮助我巩固所学知识，并培养独立解决问题的能力。这本书让我深刻地体会到，理论知识的掌握固然重要，但更重要的是如何运用这些知识去解决现实世界中遇到的复杂问题。它为我未来的研究工作打下了坚实的基础，并且让我对分子物理学和量子化学领域充满了信心。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度都令人惊叹，尤其是它对实验细节的关注，让我感觉像是真的在实验室里进行研究一样。我特别欣赏书中关于分子结构解析的方法，比如X射线衍射、电子衍射和各种光谱技术（NMR、IR、Raman等）。作者并没有简单地列出这些技术，而是深入剖析了它们背后的物理原理，以及如何从实验数据中提取出分子的原子坐标、键长、键角、构象信息，甚至立体化学信息。这对我理解分子的三维结构和不同构象的能量差异非常有帮助。更令我印象深刻的是，书中还涉及到了如何通过计算化学来模拟和解释这些实验结果，比如如何预测分子的振动频率以便与红外或拉曼光谱进行比对，或者如何计算核磁共振谱中的化学位移和偶合常数。这种理论与实验的高度融合，让我在学习过程中能够形成完整的知识体系，理解每一个理论概念的物理意义和实验可观测性。这本书让我认识到，分子物理学和量子化学不仅仅是纸面上的理论，更是与我们周围物质世界息息相关的科学。

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不错

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经典专业图书, 值得看一下

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专业书，很不错啊，慢慢看。

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没有损页,发票也正规.不错

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刚收到，感觉不错的样子

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纸张一般，味道大。内容算简洁，涵盖较广