中外物理學精品書係·天文光譜學·天文光譜的原子與分子物理學導論（英文影印 第二版） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[英] 坦尼森（J.Tennyson） 著

圖書標籤:

• 天文學
• 光譜學
• 原子物理
• 分子物理
• 物理學
• 天文物理
• 英文教材
• 影印版
• 第二版
• 學術著作

齣版社： 北京大學齣版社

ISBN：9787301251706

版次：1

商品編碼：11621107

包裝：平裝

叢書名： 中外物理學精品書係

開本：16開

齣版時間：2015-01-01

用紙：膠版紙

頁數：240

編輯推薦

　　觀測宇宙主要靠光。對於光的分析，光譜分析至關重要。另外，對於分子和原子物理學的研究對光譜分析也是必不可少的。《中外物理學精品書係·天文光譜學·天文光譜的原子與分子物理學導論（英文影印 第二版）》綜閤瞭兩方麵的知識，是相關領域研究不可多得的佳作。

內容簡介

　　對於宇宙的觀測，其信息幾乎都來自於光。觀測一方麵要把光分解成各種成分，另一方麵也要瞭解原子和分子的性質。《中外物理學精品書係·天文光譜學·天文光譜的原子與分子物理學導論（英文影印 第二版）》對於這兩方麵都進行瞭係統講述。在天文光譜學的研究中，本書能夠提供豐富而實用的知識。
　　《中外物理學精品書係·天文光譜學·天文光譜的原子與分子物理學導論（英文影印 第二版）》適閤天文學領域的研究者和研究生閱讀。

作者簡介

　　（英）坦尼森，倫敦大學學院教授。

目錄

Preface v
1. Why Record Spectra of Astronomical Objects? 1
1.1 A Historical Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 What One Can Learn from Studying Spectra . . . . . . . . 3

2. The Nature of Spectra 7
2.1 Transitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.2 Absorption and Emission . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.3 Other Measures of Transition Probabilities . . . . . . . . . 10
2.4 Stimulated Emission . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.5 Optical Depth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.6 Critical Density . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.7 Wavelength or Frequency? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.8 The Electromagnetic Spectrum . . . . . . . . . . . . . . . . 14

3. Atomic Hydrogen 17
3.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.2 The Schr ¨odinger Equation of Hydrogen-Like Atoms . . . . 17
3.3 Reduced Mass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.4 Atomic Units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.5 Wavefunctions for Hydrogen . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.6 Energy Levels and Quantum Numbers . . . . . . . . . . . 21
3.7 H-Atom Discrete Spectra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.8 H-Atom Spectra in Different Locations . . . . . . . . . . . . 29
3.8.1 Balmer series . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.8.2 Lyman series . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.8.3 Infrared lines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.9 H-Atom Continuum Spectra . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.9.1 Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.9.2 H-atom emission in HII regions . . . . . . . . . . . 36
3.10 Radio Recombination Lines . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.11 Radio Recombination Lines for Other Atoms . . . . . . . . 40
3.12 Angular Momentum Coupling in the Hydrogen Atom . . 43
3.13 The Fine Structure of Hydrogen . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3.14 Hyperfine Structure in the H Atom . . . . . . . . . . . . . . 45
3.15 Allowed Transitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
3.16 Hydrogen in Nebulae . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

4. Complex Atoms 51
4.1 General Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
4.2 Central Field Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
4.3 Indistinguishable Particles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
4.4 Electron Configurations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
4.5 The Periodic Table . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
4.6 Ions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
4.7 Angular Momentum in Complex Atoms . . . . . . . . . . . 59
4.7.1 L-S or Russell-Saunders coupling . . . . . . . . . . 59
4.7.2 j-j coupling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
4.7.3 Why two coupling schemes? . . . . . . . . . . . . . 61
4.8 Spectroscopic Notation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
4.9 Parity of the Wavefunction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
4.10 Terms and Levels in Complex Atoms . . . . . . . . . . . . . 64

5. Helium Spectra 69
5.1 He I and He II Spectra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
5.2 Selection Rules for Complex Atoms . . . . . . . . . . . . . 71
5.3 Observing Forbidden Lines . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
5.4 Grotrian Diagrams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
5.5 Potential Felt by Electrons in Complex Atoms . . . . . . . . 77
5.6 Emissions of Helium-Like Ions . . . . . . . . . . . . . . . . 78

6. Alkali Atoms 81
6.1 Sodium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
6.2 Spin-Orbit Interactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
6.3 Fine Structure Transitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
6.4 Astronomical Sodium Spectra . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
6.5 Other Alkali Metal-Like Spectra . . . . . . . . . . . . . . . . 93

7. Spectra of Nebulae 99
7.1 Nebulium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
7.2 The Bowen Mechanism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
7.3 Two Valence Electrons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
7.4 Autoionisation and Recombination . . . . . . . . . . . . . . 109

8. Spectra in Magnetic Fields 115
8.1 Uniform Magnetic Field . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
8.2 Strong Magnetic Field . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
8.3 Weak Magnetic Field . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
8.3.1 The normal Zeeman effect . . . . . . . . . . . . . . 118
8.3.2 The anomolous Zeeman effect . . . . . . . . . . . . 119
8.4 Spectra in Magnetic Field . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120

9. X-Ray Spectra 123
9.1 Inner Shell Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
9.2 The Solar Corona . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
9.3 The Structure of Highly Ionised Atoms . . . . . . . . . . . 127
9.4 Isotope Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131

10. Molecular Structure 135
10.1 The Born-Oppenheimer Approximation . . . . . . . . . . . 136
10.2 Electronic Structure of Diatomics . . . . . . . . . . . . . . . 137
10.2.1 Labelling of electronic states . . . . . . . . . . . . . 140
10.2.2 Symmetry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
10.2.3 State labels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
10.3 Schr ¨odinger Equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
10.3.1 Nuclear motion in diatomic molecules . . . . . . . 144
10.4 Fractionation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
10.5 Vibration-Rotation Energy Levels . . . . . . . . . . . . . . 150
10.6 Temperature Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
10.6.1 Rotational state populations . . . . . . . . . . . . . 152
10.6.2 Vibrational state populations . . . . . . . . . . . . . 154
10.6.3 Electronic state populations . . . . . . . . . . . . . 155

11. Rotational Spectra 157
11.1 Rotational Structure of Polyatomic Molecules . . . . . . . . 157
11.2 Selection Rules: Pure Rotational Transitions . . . . . . . . . 160
11.3 Selection Rules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
11.4 Isotope Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
11.5 Rotational Spectra of Other Molecules . . . . . . . . . . . . 166
11.6 Rotational Spectra of Molecular Hydrogen . . . . . . . . . 170
11.7 Maser Emissions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170

12. Vibration-Rotation Spectra 175
12.1 Vibrations in Polyatomic Molecules . . . . . . . . . . . . . 175
12.2 Vibrational Transitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
12.2.1 Structure of the spectrum . . . . . . . . . . . . . . . 178
12.2.2 Isotope effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
12.2.3 Hydrogen molecule vibrational spectra . . . . . . . 181
12.3 Astronomical Spectra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183

13. Electronic Spectra of Diatomic Molecules 187
13.1 Electronic Transitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
13.2 Selection Rules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
13.2.1 Vibrational selection rules . . . . . . . . . . . . . . 189
13.2.2 Rotational selection rules . . . . . . . . . . . . . . . 190
13.3 Transition Frequencies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
13.4 Astronomical Spectra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
13.5 Non-1_ Electronic States . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
Solutions to Model Problems 199
Further Reading and Bibliography 215
Index 217

前言/序言

好的，這是一份關於一本不同圖書的詳細簡介，旨在避免與您提供的書目産生任何重疊。 --- 現代天體物理學基礎：從電磁波到宇宙演化 作者: 亞曆山大·格林 (Alexander Green) 教授, 艾米麗·卡特 (Emily Carter) 博士 齣版社: 環球科學齣版社 (Global Science Press) 齣版年份: 2023年 頁數: 950頁 開本: 16開 內容概述 本書《現代天體物理學基礎：從電磁波到宇宙演化》是一部全麵、深入的教材與參考書，專為高年級本科生、研究生以及從事天體物理、宇宙學和高能物理研究的專業人員設計。全書結構嚴謹，邏輯清晰，旨在為讀者構建一個堅實的現代天體物理學知識體係，重點關注觀測技術、輻射過程、恒星結構與演化，以及大尺度結構的形成與動力學。 本書的獨特之處在於其對物理學基礎的強調，確保讀者不僅瞭解“是什麼”，更能理解“為什麼”。我們摒棄瞭對單一學科的淺嘗輒止，而是將電磁學、量子力學、廣義相對論的基礎工具，係統地應用於解釋宇宙中的各種現象。 結構與核心主題 本書共分為五大部分，二十個章節，內容覆蓋瞭從基礎工具到前沿研究的多個關鍵領域： 第一部分：電磁輻射與觀測基礎（第1-4章） 本部分是理解所有天體物理觀測的基石。 第1章：電磁波的本質與傳播。 詳細討論瞭麥剋斯韋方程組在真空和介質中的應用，特彆是剋爾（Kerr）度規下光綫在彎麯時空中的傳播特性。重點分析瞭波動的性質，包括偏振和乾涉現象在射電天文學和光學觀測中的意義。 第2章：輻射傳輸理論的完整框架。 深入探討瞭輻射傳輸方程的建立，並詳細解析瞭各項係數：吸收、散射和激發。特彆關注瞭非平衡態輻射過程，如激發態的建立與損耗，以及譜綫形成區（如星際介質、恒星大氣）的輻射場。 第3章：觀測儀器與數據處理。 本章側重於現代望遠鏡技術，涵蓋瞭地麵和空間望遠鏡的設計原理，包括反射鏡技術、焦平麵陣列以及有效麵積的計算。隨後，詳細介紹瞭從原始數據到物理參數提取的完整流程，包括背景扣除、大氣校正和點擴散函數（PSF）的建模。 第4章：多波段天文學的統一視角。 整閤瞭從伽馬射綫到射電波段的觀測窗口，解釋瞭不同波段探測到的物理過程的差異性。討論瞭黑體輻射的局限性，並引入瞭更復雜的輻射模型，如康普頓散射、同步輻射和軔緻輻射的譜綫特徵。 第二部分：恒星物理學：從誕生到死亡（第5-10章） 本部分聚焦於恒星這一宇宙中最活躍的“工廠”。 第5章：星際物質與分子雲動力學。 詳細考察瞭宇宙中恒星形成的前身——分子雲的物理性質，包括磁場對雲坍縮的抑製作用、湍流的能量耗散機製以及化學凍結的臨界溫度。 第6章：恒星結構的微分方程組。 經典恒星結構理論的再現，嚴格推導瞭四個基本方程：質量守恒、能量傳輸、流體靜力平衡和能量産生。重點討論瞭在不同物理條件下（如簡並壓力、輻射壓主導）方程組的求解方法。 第7章：能量産生與核閤成。 深入分析瞭質子-質子鏈和CNO循環的反應速率，並引入瞭BBN（太初核閤成）的精確計算模型，解釋瞭早期宇宙中輕元素豐度的形成。 第8章：恒星演化軌跡與赫羅圖。 結閤計算機模型，展示瞭不同質量恒星在赫羅圖上的演化路徑。特彆分析瞭紅巨星分支和漸近巨星分支上的熱脈衝現象及其對元素豐度的影響。 第9章：白矮星、中子星與黑洞的極端物理。 本章是相對論效應的集中體現。詳細分析瞭錢德拉塞卡極限的推導，費米簡並壓力的修正，以及中子星的核物質狀態方程（EoS）的最新進展。對於黑洞，側重於視界周圍的時空幾何和吸積盤輻射。 第10章：超新星爆發的物理機製。 全麵覆蓋瞭Ia型和II型超新星的物理模型。重點討論瞭核坍縮超新星的延遲中微子輻射及其對激波反彈的貢獻，以及白矮星的碳燃燒失控機製。 第三部分：星係與活動星係核（AGN）（第11-14章） 本部分將視野擴展到星係尺度的動力學和能量釋放。 第11章：星係動力學與暗物質。 運用牛頓動力學和廣義相對論，分析瞭鏇轉麯綫的測量方法，並探討瞭Lambda-CDM 模型中暗物質暈的結構形成模擬結果。討論瞭引力透鏡效應在探測暗物質分布中的應用。 第12章：星係形成與演化。 介紹瞭分層結構形成理論，從小尺度結構（暗物質暈）的並閤到大型星係團的形成過程。關注瞭“星係宇宙學”中的“星係失活”問題。 第13章：活動星係核（AGN）的物理模型。 詳細闡述瞭標準光度模型（Unified Model），解釋瞭從射電星係到類星體的觀測差異。重點分析瞭超大質量黑洞（SMBH）的吸積過程，特彆是沙茨曼（Shakura-Sunyaev）薄盤模型。 第14章：高能過程：噴流與相對論性效應。 探討瞭驅動星係尺度噴流的磁場結構（如Blandford-Znajek機製）。分析瞭相對論性多普勒增強對觀測譜綫和光變麯綫的影響。 第四部分：宇宙學：時空的大尺度結構（第15-18章） 本部分深入探討宇宙的起源、演化和最終命運。 第15章：廣義相對論與弗裏德曼方程。 嚴格推導瞭洛倫茲不變性下宇宙學原理的適用性，並從愛因斯坦場方程推導齣弗裏德曼-勒梅特-羅伯遜-沃爾剋（FLRW）度規下的演化方程。 第16章：早期宇宙物理學：暴脹與重子産生。 詳細介紹瞭暴脹理論的機製，包括標量場（Inflaton）的勢能驅動和宇宙微波背景（CMB）的初始功率譜的生成。 第17章：宇宙微波背景（CMB）的物理起源與漲落。 分析瞭光子退耦過程，並詳細解釋瞭康普頓散射、薩剋斯-沃爾夫效應和聲學振蕩在CMB溫度和極化圖譜中的體現。 第18章：暗能量與宇宙的未來。 探討瞭測量暗能量的觀測手段，如Ia型超新星（SN Ia）的距離階梯和重子聲學振蕩（BAO）。比較瞭真空能量（Λ）與更復雜的動態暗能量模型的物理圖像。 第五部分：前沿與綜閤專題（第19-20章） 第19章：引力波天文學的理論與初步成果。 本章專門介紹強引力場下的物理，包括剋爾度規下的能層。重點分析瞭雙中子星並閤與黑洞並閤産生的引力波信號（GW150914等），以及如何從波形中反演源的參數。 第20章：中微子天文學與宇宙射綫。 探討瞭宇宙中高能粒子（質子、原子核）的産生機製及其傳播路徑。特彆關注瞭來自AGN和超新星的宇宙中微子探測及其對粒子物理學的貢獻。 目標讀者與學習價值 本書假設讀者具備紮實的經典物理學（力學、電磁學）和初步的量子力學知識。它不僅是一本教學用書，更是一部麵嚮研究人員的全麵工具書。閱讀本書後，讀者將能夠： 1. 熟練運用輻射傳輸方程解決復雜的譜綫形成問題。 2. 掌握恒星內部結構模型和演化軌跡的計算方法。 3. 理解現代宇宙學中觀測數據（如CMB和SN Ia）背後的基本物理原理。 4. 具備閱讀和批判性分析最新天體物理學研究論文（特彆是涉及廣義相對論和高能過程的論文）的能力。 本書的深度和廣度，使其成為連接基礎物理學與前沿天體物理研究的理想橋梁。

評分☆☆☆☆☆

從目錄結構來看，這本書的編排邏輯非常嚴謹，從基礎概念的建立，到復雜理論的深入探討，層層遞進，脈絡清晰。它似乎遵循瞭一條循序漸進的教學路徑，這對於想要係統學習天文光譜學的初學者或者需要迴顧基礎知識的研究人員來說，無疑是極大的便利。這種結構化的安排，能幫助讀者建立起完整的知識框架，而不是零散地獲取信息。我期待著它能在理論推導和實際應用之間找到一個很好的平衡點，讓抽象的物理概念變得具體可感。

評分☆☆☆☆☆

這本書的翻譯質量，從第一印象來看，似乎是下瞭一番功夫的。能把如此專業的物理學概念，尤其是涉及到原子和分子層麵的復雜理論，用中文清晰準確地錶達齣來，實在不易。我特地翻看瞭幾個章節的摘要，發現術語的對應和解釋都顯得很到位，沒有那種生硬的“翻譯腔”，讀起來相對順暢，這對於非母語背景的讀者來說是一個巨大的福音。通常這類影印版或翻譯作品，最怕的就是術語混亂或者錶述模糊，但這本書似乎在這方麵做得相當齣色，為後續的學習打下瞭良好的基礎。

評分☆☆☆☆☆

我特彆留意瞭書中是否有大量的圖錶和示例來輔助理解。畢竟光譜學是高度依賴視覺和實驗數據的學科，僅僅依靠文字描述很難完全掌握其精髓。一本優秀的教材應該包含高質量的示意圖、光譜綫圖以及可能的數據分析示例。如果這些圖示的質量高，標記清晰，那麼它將極大地提升學習效率，幫助我們直觀地理解光與物質相互作用的復雜過程。希望這本書在這方麵沒有妥協，能提供豐富的視覺輔助材料。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計非常有吸引力，黑底白字的設計顯得專業且經典，給人一種沉穩紮實的感覺。拿到手裏的時候，感覺紙張的質感相當不錯，印刷清晰，字體排版也很舒服，長時間閱讀下來眼睛不容易感到疲勞。這種對細節的關注，讓人覺得齣版方在製作這本書時是非常用心和嚴謹的。雖然我還沒有深入研究具體內容，但僅憑外觀就能感受到這是一本經過精心打磨的學術著作。包裝和裝幀都很結實，感覺能經受住多次翻閱和攜帶的考驗，對於需要經常查閱的專業書籍來說，這一點非常重要。它放在書架上，本身就是一種學術氛圍的體現。

評分☆☆☆☆☆

這本書的篇幅看起來相當可觀，厚重感十足，這通常意味著內容涵蓋麵廣且深入。作為一本“導論”，它顯然沒有停留在膚淺的介紹層麵，而是力求為讀者提供一個紮實的理論基礎。一本好的導論性教材，應該既能讓新手入門，又能讓有經驗的學者從中找到可以參考的深度細節。我對它是否能做到兼顧廣度與深度這一點抱有很高的期望，希望它能成為我們研究領域內一本可以長期信賴的工具書，而不是讀完一遍就束之高閣的快餐讀物。

評分☆☆☆☆☆

同學介紹纔買的，稍微對光譜學有點瞭解瞭

評分☆☆☆☆☆

沒有注意是英文，不過也得看下去

評分☆☆☆☆☆

好！

評分☆☆☆☆☆

還不錯，閱讀中……暫無更多的評價！

評分☆☆☆☆☆

看過第一版的，第二版的內容更新不少

評分☆☆☆☆☆

good~~~~~~~~~~~~

評分☆☆☆☆☆

還不錯，閱讀中……暫無更多的評價！

評分☆☆☆☆☆

同學介紹纔買的，稍微對光譜學有點瞭解瞭

評分☆☆☆☆☆

看過第一版的，第二版的內容更新不少