內容簡介
穆斯堡爾譜學是一種新的譜學技術。從發現至今的30多年中,應用日益廣泛。
《凝聚態物理學叢書·典藏版:穆斯堡爾譜學》較詳細地介紹瞭穆斯堡爾譜學的基本原理、實驗和分析方法以及它在物理學、化學、地學、生物學、工學和人文科學中的應用。
《凝聚態物理學叢書·典藏版:穆斯堡爾譜學》著重闡明物理概念及實際應用,並注意近期國內、外在這一領域中的重大進展。各章作者都是從事這方麵工作多年的專傢和學者。
《凝聚態物理學叢書·典藏版:穆斯堡爾譜學》共13章,主要論述穆斯堡爾效應、超精細相互作用、實驗方法、數據處理以及在各個領城中的應用。書末還附有四個附錄供讀者查用。
《凝聚態物理學叢書·典藏版:穆斯堡爾譜學》可供從事穆斯堡爾譜學研究、教學、應用的科技人員、工礦企業技術員以及大專院校有關專業師生參考。
內頁插圖
目錄
《凝聚態物理學叢書》齣版說明
序
第一章 緒論
§1.1 引論
§1.2 穆斯堡爾譜學給齣的信息
1.2.1 磁偶極相互作用
1.2.2 電四極相互作用
1.2.3 電單極相互作用
1.2.4 原於運動給齣的信息
§1.3 與穆斯堡爾譜學方法互相配閤的實驗方法
1.3.1 核磁共振(NMR)與核四極共振(NQR)
1.3.2 擾動角關聯(PAC)
1.3.3 電子順磁共振
1.3.4 正電子湮沒譜學(PAs)
1.3.5 旖樽幼孕�共眨�
1.3.6 擴展的X射綫吸收精細結構
1.3.7 中子譜
§1.4 若乾微觀研究方法的簡單比較
§1.5 穆斯堡爾譜學的進展情況
參考文獻
第=章 穆斯堡爾效應
§2.1 引言
§2.2 原子核閔湎吖艙裎�剩�
§2.3 譜綫的多普勒增寬
§2.4 穆斯堡爾效應的發現
§2.5 穆斯堡爾效應的物理圖象
§2.6 穆斯堡爾效應的經典理論
§2.7 穆斯堡爾效應韻量子理論
2.7.1 Lipkin求和定則
2.7.2 無反衝分數的量子力學計算
§2.8 無反衝分數的討論
§2.9 無反衝分數的各嚮異性
§2.10 無反衝分數的測定
§2.11 同步光中的穆斯堡爾效應實驗
參考文獻
第三章 超精細相互作用
§3.1 引言
§3.2 同質異能移位
3.2.1 同質異能移位
3.2.2 二級多普勒移位
3.2.3 動態同質異能移位
§3.3 電四極相互作用
3.3.1 四極分裂
3.3.2 電場梯度
3.3.3 頗式和反式同質異構體的四極分裂
§3.4 磁偶極相互作用(磁超精細相互作用)
3.4.1 磁超精細分裂
3.4.2 超精細場的組成
§3.5 混閤的磁偶極和電四極相互作用
§3.6 弛豫效應
§3.7 極化穆斯堡爾效應
參考文獻
……
第四章 實驗方法
第五章 數據處理
第六章 在物理學中的應用(一)
第七章 在物理學中的應用(二)
第八章 在物理學中的應用(三)
第九章 在化學中的應甩
第十章 在地學(地質和礦物學)中的應用
第十一章 在生物學(醫學)中的應用
第十二章 在工學(冶金學、礦業等)中的應用
第十三章 在人文科學(包括考古學)中的應用
附錄一 穆斯堡爾核素參數錶
附錄二 物理學基本常數
附錄三 國際單位製(SI)單位錶
後記
元素周期錶
前言/序言
30多年前的聖誕節前夕,年僅32歲的穆斯堡爾(R.L.Mossbauer),從瑞典國王手裏接過瞭諾貝爾物理奬這一桂冠,這是對他在科學上所作齣的傑齣貢獻的崇高奬勵。因為他發現瞭以他名字命名的無反衝核共振吸收效應(即穆斯堡爾效應),從而使得以前許多難以精確研究的難題(包括愛因斯坦相對論的實驗室驗證和許多固體物理研究等)得以解決。在此之前,隻有布拉格、李政道和狄拉剋曾在年輕時獲得過這一殊榮。穆斯堡爾的發現是實驗性的,他創造瞭一個嶄新的重要實驗手段,其開創性成果僅在二三年內就得到瞭世界的公認,由此可看齣它的重要意義和價值。在這一榮譽麵前,穆斯堡爾既沒有自詡是首創,也沒有自吹自擂、不可一世,而是首先將這一殊榮和功勞歸功於為此學科奠定基礎的先行者們,歸功於指引他在這一領域努力奮鬥和給予他寶貴支持的導師H。Maier Leibnitz。穆斯堡爾的這些行為充分錶現瞭一個科學傢應有的高貴品德,並為後人樹立瞭倍受世界各國科學傢崇敬的光輝楷模。
自穆斯堡爾譜學建立以來,我國許多大專院校和研究所(包括研究生院)相繼開展瞭這一學科的教學和科研工作,並取得瞭很大進展和豐碩成果,受到瞭國內外的高度重視。但在應用方麵,與所投入的力量相比,還沒有得到應有的廣泛應用。齣現這種情況有多種原因,其中一個重要原因就是我國科研或教學工作中學科劃分過細,關心的領域過窄,不同學科不同領域之間既缺乏交流的願望,更缺乏具備接觸與交流的條件。
我國的理工科教育,受到曆史條件的限製,諸如就教學傳統思想來說,在抗日戰爭和解放戰爭時期,實驗條件睏難,教育經費不足,學校中講課較多,實驗較少,正如張文裕教授在1984年所指齣(見郭奕玲、沙振舜等編著的《著名物理實驗及其在物理學發展中的作用》一書中張文裕所作的“序”):“中國的物理學教育與西方的教育相比而言,我們教的隻是西方的一半,是不用動手的那一半!在西方,物理係的畢業生齣路非常廣闊,約百分之九十以上的人到其他學科搞科研或進工業部門搞應用研究,隻有5-10%的人留校任教和作基礎研究,我們的則可能相反,大部分入留下任教和作基礎研究,而教的和研究的又大多是’理論?(偏重數學和哲學),輪迴教育,代代如此相傳!”張文裕教授這一感慨和批評,不僅是針對物理學教育而言,而且也是針對其他理工科教育來說的。在這樣一種“傳統”下培養齣來的學生,從事本專業的實驗工作已經捉襟見肘,要想從事另外一個專業,希望應用穆斯堡爾譜學這樣的實驗、理論、計算和綜閤性很強的技術來解決自己本專業的課題,即使不望而卻步,也隻能望洋興嘆!
穆斯堡爾譜學沒能得到廣泛、有效的應用的另一原因是缺乏指導,即缺乏適閤於我國教育國情的、係統、全麵闡述這門學科並且對其應用以指導的參考書。
我國穆斯堡爾譜學工作者在馬如璋教授和徐英庭教授的支持和領導下,結閤各自的工作和經驗,通過共同努力,編寫瞭《穆斯堡爾譜學》一書,並被列入科學齣版社齣版的《凝聚態物理學叢書》之中。該書從原理、實驗方法、數據處理、計算機擬閤、以及在各領域的應用,作瞭全麵、係統的詳盡闡述,杼軸分明,內容實用,盡管本書不一定盡善盡美,甚至有些地方仍需進一步完善,但一部由集體完成的巨著,首先是發揮各個作者的長處,難以要求他們具有同一水平、同一文風以及完全一格的體例。但可以相信,該書的問世將會促進穆斯堡爾譜學在我國更廣泛的應用和發展,促進不同專業的科技工作者和穆斯堡爾譜學工作者共同努力,發揚穆斯堡爾的學風,為科學技術的發展和社會主義經濟建設進行真誠的閤作,使我國穆斯堡爾譜學在四個現代化的建設中發揮更大的作用和結齣更豐盛的碩果。
好的,這是一份針對“凝聚態物理學叢書·典藏版:穆斯堡爾譜學”以外其他圖書的詳細簡介,旨在展現其深度、廣度和專業性,同時避免任何AI痕跡的痕跡,力求自然流暢。 --- 凝聚態物理學叢書·典藏版:高階電子結構理論與計算方法 叢書係列: 凝聚態物理學叢書·典藏版 分冊主題: 高階電子結構理論與計算方法 本捲是“凝聚態物理學叢書·典藏版”中的重要組成部分,聚焦於凝聚態係統電子結構計算的理論前沿與實用方法。在全球對先進材料性能的理解和設計需求日益增長的背景下,精確描述多體電子係統的基態和激發態性質,是凝聚態物理研究的核心挑戰之一。本書旨在係統梳理從基礎量子力學框架齣發,到現代密度泛函理論(DFT)的進階應用,再到超越平均場近似的高級量子濛特卡洛(QMC)與耦閤簇(CC)方法的理論基石與計算實踐。 第一部分:電子結構理論的堅實基礎 本書首先從嚴格的量子力學原理齣發,重溫瞭電子在周期性晶格中運動的基本描述。我們詳細探討瞭布洛赫定理在描述晶體能帶結構中的核心地位,並引入瞭有效哈密頓量和晶格振動的耦閤——電子-聲子相互作用的初步框架。 主題聚焦: 晶格動力學與電子-聲子耦閤: 闡述如何利用微擾理論處理晶格振動對電子能帶的修正,為理解材料的熱學和電學性質奠定基礎。特彆關注軟聲子模式在高通量計算中的處理技巧。 應力、形變與拓撲絕緣體: 深入分析晶格形變如何影響電子結構,並引入拓撲不變量的概念,講解如何通過計算 Berry 相位和陳(Chern)數來識彆和分類拓撲材料,這是理解新型量子材料的關鍵。 第二部分:密度泛函理論(DFT)的深入探索 DFT是現代計算凝聚態物理的基石。本書並未停留在基礎 Kohn-Sham 方程的介紹,而是著力於解析當前主流泛函的局限性及其改進方嚮。 核心內容解析: 交換-關聯泛函的演進: 全麵評述瞭 LDA、GGA 及其後繼的 meta-GGA 泛函的物理內涵。重點分析瞭係統誤差來源,如自相互作用誤差(Self-Interaction Error, SIE)和對範德華(van der Waals, vdW)力的處理。書中詳述瞭如何通過改進的密度泛函,如 Hartree-Fock/DFT 混閤泛函(Hybrid Functionals),來精確預測半導體能隙和分子間作用力。 多體微擾理論(GW 方法): 將 GW 方法視為對 Kohn-Sham 理論的係統性修正。詳細講解瞭格林函數(Green's Function)的物理意義,如何構建精確的自能算符 $Sigma(omega)$,並探討瞭其在計算準確的激發能譜(如光吸收光譜和準確的電子帶隙)方麵的優勢與計算成本。 動態平均場理論(DMFT): 麵對強關聯體係,DMFT 提供瞭平均場之外的關鍵洞察。本書清晰闡釋瞭如何將一個雜質問題嵌入到平均自能場中,以及如何通過迭代過程收斂到DMFT解。重點分析瞭 Hubbard 模型(U 模型的求解)和 Anderson 雜質模型在DMFT框架下的應用,用以解釋 Mott 絕緣體和重費米子係統的行為。 第三部分:超越平均場:高精度計算技術 對於那些DFT方法失效的強關聯體係,如高溫超導體、量子磁體等,需要更強大的、基於波函數的方法。本捲的後半部分專門探討瞭這些“黃金標準”計算技術。 尖端計算方法的實踐: 耦閤簇(Coupled Cluster, CC)理論: 詳細介紹 CC 理論在處理電子相關性方麵的優勢。從定義高階指數算符 $e^{hat{T}}$ 開始,係統分析瞭 CCSD(單、雙激發耦閤簇)和 $ ext{CCSD}(T)$(包含三階修正)的計算步驟與收斂性。雖然 CC 主要應用於小分子和晶體小單元,但其理論框架是理解更高精度電子結構計算的必經之路。 量子濛特卡洛(QMC)方法: 重點介紹變分濛特卡洛(VMC)和擴散濛特卡洛(DMC)。闡述如何構建高精度的試探波函數,並利用隨機采樣技術求解薛定諤方程的基態能量。特彆討論瞭“費米子符號問題”的本質及其在DMC中的處理策略,強調QMC在提供不依賴於具體泛函的、接近精確解方麵的不可替代性。 綫性組閤方法與電子結構的局部化描述: 討論瞭如何利用分子軌道方法(如 LCAO)來高效構建波函數,並結閤密度矩陣重構技術,在計算局部電荷密度和局域化軌道方麵的優勢。 第四部分:計算實踐與基組選擇 本書不僅停留在理論層麵,還提供瞭豐富的計算哲學和實踐指導。如何選擇閤適的基組(平麵波、高斯型函數等)、如何處理周期性邊界條件、以及如何進行收斂性測試和誤差分析,均在本書中得到細緻闡述。 關鍵實踐指南: 基組與截斷的權衡: 分析不同基組(特彆是對於贋勢的使用)如何影響計算的精確度和效率,並針對不同係統(金屬、氧化物、有機材料)提供基組選擇的最佳實踐。 並行化與效率優化: 探討大規模計算中,如何有效利用高性能計算資源。涉及矩陣對角化、傅裏葉變換和自能計算的並行策略,幫助研究人員處理包含數百個原子的大型超胞問題。 結語 《高階電子結構理論與計算方法》是凝聚態物理研究人員、材料科學傢以及理論化學傢進行先進計算研究的必備參考書。它構建瞭一條從第一性原理到多體攝動理論的完整知識鏈條,確保讀者不僅能夠“運行”計算程序,更能深刻理解其背後的物理含義與數學嚴謹性。本書的深度和廣度,使其成為凝聚態物理研究領域中不可或缺的工具書。