现代物理基础丛书·典藏版：激光光散射谱学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张明生 著

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• 激光散射
• 光散射
• 光谱学
• 物理学
• 现代物理
• 丛书
• 典藏版
• 科学
• 技术
• 光学

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030218681

版次：1

商品编码：12143262

包装：平装

丛书名： 现代物理基础丛书·典藏版

开本：16开

出版时间：2008-05-01

用纸：胶版纸

页数：638

字数：804000

正文语种：中文

内容简介

　　《现代物理基础丛书·典藏版：激光光散射谱学》较全面地介绍了光散射（拉曼散射，布里渊散射，米散射，瑞利散射，动态光散射）的经典理论，量子理论，多声子散射理论和光散射选择定则，详细介绍激光光散射的实验技术和方法，包括非线性光散射和表面增强拉曼散射。最后介绍激光光散射在许多学科领域的研究和应用，包括氧化物，介电，铁电材料，磁性材料，半导体，高温超导体，聚合物，液晶等块体、薄膜和纳米结构的光散射谱的研究。
　　《现代物理基础丛书·典藏版：激光光散射谱学》将理论、系统装置、实验技术及其在当代科学研究方面的应用集为一体，体现其系统性和科学先进性，书中丰富的图表以及书后的习题思考题有助于读者直观深入的理解，每章后面的参考文献和书后的翔实附录便于备查。
　　《现代物理基础丛书·典藏版：激光光散射谱学》可以作为物理学、化学、材料科学的研究生教材，也可以作为其他相关专业研究生的教材和教学参考书，还可以作为从事相关领域研究的教师、科学工作者的参考书。

内页插图

目录

前言/序言

　　19世纪末，20世纪初德英科学家米和瑞利对空气中微粒受太阳光散射的研究打开了光散射研究的序幕，他们发展了米散射和瑞利散射理论，满意地解释天空的云朵为什么呈现白色以及晴朗的天空为什么呈现蓝色。瑞利因研究与光散射有关的气体密度和发现稀有气体氩，获得了1904年诺贝尔物理学奖。20世纪20年代，法国科学家布里渊研究与声波有关的密度起伏的光散射，发现光波使声波产生了多普勒频移，在入射光两边得到了对称的散射边带（后来为实验所证实），这就是布里渊散射。20世纪20-30年代，印度科学家拉曼利用水银灯照射苯溶液等液体，发现了在水银灯激发线的两边呈对称分布的新辐射谱线，这一辐射称为拉曼散射。拉曼因发现这一新的辐射和所取得的许多光散射研究成果而获得1930年诺贝尔物理学奖。
　　光散射研究的进展与光散射谱仪的改进和发展息息相关，一个世纪以来光散射谱仪经历了相当重要的发展过程，初期使用的光源汞灯后来由不同功能的激光器，如离子激光器、半导体激光器、固体微型激光器、飞秒激光器等替代。分光棱镜由兼具色散分光和抑制杂散光功能的全息光栅单色仪或陷波滤波器替代。光散射谱的摄谱检测装置则由光电倍增管、电荷耦合器件（CCD），电子数字检测装置替代。由此光散射谱仪的整体水平得到了大大提高。相继发展的多种具有先进水平的光散射谱仪不断地引进了实验室，使得光散射谱学在众多学科领域研究方面发挥越来越重要的作用，
　　作者于1983～1986年期间访问了美国科罗拉多大学，在著名的光散射专家吉·弗·斯科特（J.F.Scott）教授领导的凝聚态物理实验室从事铁电、介电和光电材料的拉曼散射、布里渊散射和动态光散射等研究工作。回国后在从事科学研究的同时为南京大学理科（物理、化学、材料科学、电子科学、地球科学等）研究生开设了《激光光散射谱学》课程，进行每年一学期的教学工作。二十年来，作者将光散射原理、实验技术及其应用系统地贯穿起来，结合多年的研究工作和国际学科发展动向，在教材中不断引入重要研究结果，使课程内容日趋丰富和系统。当前众多的实验室装备了光散射谱仪，越来越多的研究者运用光散射谱仪开展研究工作。作者深感有必要写一本系统、通俗、涵盖学科面较宽的光散射谱学书籍，供学生学习和研究者参考之用。
　　本书共14章。第1～8章叙述光散射的基本理论，实验系统和测量方法技术，第9～14章叙述光散射在科学研究和工程技术方面的应用。
　　第1章介绍光散射技术和研究的历史发展，分类简述瑞利散射、米散射和动态光散射、布里渊散射、拉曼散射、汤姆孙散射、康普顿散射以及光散射技术的应用。
　　第2章叙述光散射的经典理论、量子理论和多声子散射理论。
　　第3章全面叙述分子对称性和光散射的选择定则。列表介绍许多分子的所属点群，实例说明特定点群分子的正则振动模的求解，讨论一级、二级拉曼光谱和转动拉曼光谱的选择定则。
　　第4章介绍常规瑞利散射、米散射和动态光散射及其实验系统。分别介绍了共振瑞利散射、超瑞利散射、受激瑞利散射和时间分辨表面波米散射，并以典型的实例讨论其应用。
　　第5章全面介绍布里渊散射，分别讨论共振布里渊散射、受激布里渊散射、相干瑞利一布里渊散射。着重介绍多通串接布里渊谱仪和磁性膜时间一空间分辨布里渊光谱仪实验系统，讨论了布里渊散射基本参量及F-P镜的经验选择，
　　第6章全面叙述拉曼散射，阐述分子和晶格振动模，拉曼散射张量，一级拉曼和二级拉曼散射。分别介绍傅里叶变换拉曼散射、共振和瞬态共振拉曼散射、紫外和紫外共振拉曼散射、共焦成像拉曼和近场光学拉曼散射，讨论了极化声子拉曼散射，负折射率极化声子色散，单一双声子相互作用的费米共振和方诺效应。
　　第7章介绍光散射实验系统的激发光源、检测装置以及测量方法和技术。表列了光散射谱仪所用气体、液体、固体激光器以及特殊一类自由电子激光器、自旋反转拉曼激光器、色心激光器等激光光源及其重要参量，比较不同色散装置全息光栅和干涉滤波器以及不同光电转换装置单通道光电倍增管和多通道电荷耦合器件CCD等装置的各自特点，介绍光散射的测量组态、波矢依赖关系以及常规、压力、温度有关的光散射谱测量方法和技术，
　　第8章叙述超快过程和非线性拉曼散射。介绍超快过程的历史发展和各种非线性（相干）拉曼散射，包括纳秒皮秒飞秒时间分辨拉曼光谱、受激拉曼散射、超拉曼散射、四光子过程的相干反斯托克斯拉曼散射（CARS）、CARS显微镜以及泵浦一相干反斯托克斯时间分辨拉曼显微镜（T-CARS）。
　　第9章介绍光散射在研究相变和声子特性方面的应用。讨论了光散射研究位移型相变、有序。无序相变、混合型相变、准弹性散射和中心峰、振幅子和相位子有关的无公度相变等。也介绍了量子顺电相变的布里渊散射以及低原子序数材料压力相变的拉曼散射研究。
　　第10章介绍拉曼散射研究高温超导体的结构特性和声子特性，讨论声子频率和氧浓度压力关系、掺杂电荷再分布和相干峰载流子密度效应；超导能隙、声子自能和声子反常效应；电子拉曼散射和双磁振子拉曼散射。最后介绍新型不含铜超导体的结构和声子特性。

现代物理基础丛书·典藏版：固体光谱学导论 作者： [此处填写作者姓名] 译者： [此处填写译者姓名] 出版社： [此处填写出版社名称] --- 内容简介 本书是“现代物理基础丛书·典藏版”中的一本，专注于固体光谱学这一核心物理学分支。它系统而深入地探讨了固体材料中光与物质相互作用的基本原理、实验技术以及对材料结构和性能的深刻洞察。本书旨在为高年级本科生、研究生以及从事凝聚态物理、材料科学、半导体物理、光学工程等领域的研究人员提供一本内容翔实、理论与实验紧密结合的权威参考书。 全书共分十一章，结构严谨，逻辑清晰，层层递进： 第一部分：光谱学基础与晶格振动（第1-3章） 第一章：光谱学的基本概念与微观图像 本章首先回顾了电磁波谱的各个区域，并重点聚焦于可见光、紫外光和红外光在固体研究中的重要性。详细阐述了量子力学中描述光与物质相互作用的基本理论框架，包括偶极近似、跃迁概率的计算，以及选择定则的物理意义。引入了固体的能带理论作为理解光谱响应的先决条件，特别是有效质量和有效哈密顿量的概念。 第二章：晶格振动与声子谱 聚焦于晶格动力学，这是理解红外和拉曼光谱的基础。本章从牛顿定律出发，推导了一维和三维周期性晶格的色散关系。详细讨论了布洛恩区（Brillouin Zone）的概念，区分了声学支（Acoustic Modes）和光学支（Optical Modes）。重点分析了晶格振动的量子化——声子（Phonon）的概念及其统计特性。最后，建立了红外吸收和拉曼散射与声子模式的直接联系，为后续的实验分析奠定基础。 第三章：红外吸收光谱（IR Spectroscopy） 本章深入探讨了材料对红外光的吸收机制。讨论了光学活性和非活性模式的区别，并解释了如何通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）实验技术来测量振动模式的能量和宽度。详细分析了极性晶体中的晶格振动对电场响应的影响（如贝内特-伯恩斯效应）。此外，还涵盖了缺陷和无序面对红外光谱的影响，包括局部振动模式的出现。 第二部分：电子能带结构的光谱学探测（第4-7章） 第四章：光的吸收与能带结构 本章是连接电子结构理论与实验测量的关键。阐述了光吸收的微观理论，即直接跃迁和间接跃迁机制，并引入了范霍夫奇点（Van Hove Singularities）的概念及其在密度之态（Density of States, DOS）中的重要性。解释了吸收系数 $alpha(omega)$ 如何直接反映了费米黄金定律下的电子-空穴对产生过程。 第五章：反射光谱学与色散关系 反射光谱是研究材料光学常数的强大工具。本章详细介绍了克斯特勒-克朗尼格变换（Kramers-Kronig Transformation），该方法允许仅通过测量反射率谱，推导出折射率和消光系数等所有光学函数。讨论了不同材料（金属、半导体、绝缘体）在不同频率范围内的反射特性，并分析了表面等离子激元共振（SPR）在反射光谱中的体现。 第六章：光致发光光谱（Photoluminescence, PL） 发光光谱是研究电子-空穴复合过程和材料发光效率的直接手段。本章系统介绍了不同类型的发光过程：辐射复合、非辐射复合（如俄歇复合、缺陷捕获）。详细区分了直接带隙和间接带隙半导体中PL的特性。重点讲解了荧光（Fluorescence）和磷光（Phosphorescence）的差异，以及温度和载流子浓度对发光强度的影响。 第七章：电子能带结构的高级探测技术 本章聚焦于探究费米面附近的电子结构。深入讨论了角分辨光电子能谱（ARPES）的基本原理和实验设置，解释了如何直接“成像”电子的色散关系 $E(mathbf{k})$。同时，也概述了电场调制光谱学（如吸收边型变光谱EC/DC）在确定精细结构（如激子吸收边、缺陷能级）中的应用。 第三部分：散射光谱学与复杂系统（第8-11章） 第八章：拉曼散射理论 本章是关于拉曼散射的全面理论介绍。详细解释了汤姆逊散射和拉曼散射的本质区别，重点阐述了极化率张量在描述散射强度和偏振特性中的作用。区分了一阶、二阶拉曼散射，并分析了对称性分析在识别晶体群和振动模式方面的不可替代的作用。 第九章：拉曼散射实验技术与应用 本章侧重于实验操作和具体应用。介绍了从可见光到太赫兹波段的拉曼光谱仪器的配置，包括激光源的选择、光谱仪的设计和探测器的要求。重点讨论了共振拉曼效应（RRS）的增强机制，以及如何利用拉曼技术研究局域声子、缺陷诱导模式和界面声子。 第十章：非线性光谱学导论 本章拓展到高光强下物质的光学响应。系统介绍了二阶非线性过程，如二次谐波产生（SHG）和和频产生（SFG）。强调了这些非线性过程的非中心对称性要求，使其成为研究表面、界面结构和相变的敏感探针。对三阶非线性光学（如四波混频）的基本原理也进行了概述。 第十一章：复杂体系中的光谱学研究 本章将前述理论应用于前沿领域。探讨了低维材料（如二维材料、量子阱）中的量子限制效应如何改变其光谱特征。分析了磁性材料中的磁振子（Magnon）散射，以及非晶态和玻璃态材料中的局域无序对光谱的影响。最后，展望了利用光谱学技术研究拓扑绝缘体和强关联电子体系的前景。 --- 丛书定位与特色 《现代物理基础丛书·典藏版》致力于提供涵盖现代物理学核心领域的深度参考资料。本书《固体光谱学导论》的特点在于： 1. 理论深度与实验广度的完美结合： 每一章节的理论推导都紧密联系实际的测量原理和数据解释。 2. 全面的光谱学覆盖： 不仅限于传统的吸收和发光，还系统涵盖了红外、拉曼、电子能带探测以及非线性光谱等多种重要技术。 3. 严谨的物理图像： 强调从晶格动力学到电子结构转变的物理图像构建，而非仅仅罗列公式。 本书是凝聚态物理研究者和工程师的必备工具书。

评分☆☆☆☆☆

回味，是知识的沉淀 合上书本，心中涌起一股满足感。这本书带给我的不仅仅是关于激光光散射的知识，更是一种对科学严谨态度和探索精神的赞美。我喜欢作者在讲解过程中那种循序渐进的逻辑，从基本的光学原理出发，逐步引入激光的特性，再到散射理论的建立，最后是各种谱学技术的应用，整个过程如同一次精密的数学推理，每一步都踩在坚实的逻辑基础之上。我尤其欣赏书中对实验数据的解读和分析方法，它教导我们如何从纷繁复杂的光谱信号中提取有用的信息，并从中得出可靠的结论。这种科学的研究方法，对于任何领域的学习和工作都具有重要的指导意义。我发现，在阅读这本书的过程中，我的思维也变得更加敏锐和有条理，看问题的角度也更加深入和全面。这本书就像一壶陈年的老酒，初尝时或许觉得醇厚，但随着时间的推移，其甘甜和余韵会愈发令人回味无穷。

评分☆☆☆☆☆

初遇，是缘分的开始 说实话，一开始吸引我的并非“激光光散射谱学”这个略显学术的名词，而是“现代物理基础丛书·典藏版”这几个字。我一直对那些经得起时间考验、沉淀下来的经典著作情有独钟，总觉得它们蕴含着更为深邃的智慧和扎实的根基。翻开这本《激光光散射谱学》，扑面而来的是一种厚重感，纸张的质感、印刷的清晰度，都彰显着“典藏”二字的价值。虽然我并非专业研究者，只是对物理世界充满好奇的普通爱好者，但这本书的编排和内容，给我的第一印象是严谨而系统。我尝试着去理解其中的原理，虽然很多地方需要借助其他辅助材料，但作者那种条理清晰的讲解，以及例证的引入，都让我感觉学习过程并非枯燥乏味，反而像是在探索一个精巧的科学世界。我尤其欣赏那些精美的插图和图表，它们恰到好处地将抽象的概念可视化，帮助我这个“门外汉”也能窥探到激光光散射这一神奇现象的迷人之处。这本书给我的感觉，就像是一位博学的朋友，耐心地引导我进入一个全新的知识领域，让我对物理学又有了更深层次的认识。

评分☆☆☆☆☆

启发，是思维的火花 这本书不仅仅是知识的堆砌，更是一种思维方式的引导。在阅读过程中，我常常被作者提出的问题和思考角度所启发。例如，在探讨散射截面时，书中不仅仅给出了公式，还引导读者思考为什么不同的粒子会对光产生不同程度的散射，这种对“为什么”的追问，是科学探索的源泉。我开始尝试用书中的理论去解释生活中遇到的现象，比如为什么天空是蓝色的（瑞利散射），为什么水珠能形成彩虹。虽然这些都是基础的物理知识，但通过激光光散射的视角去重新审视，会获得一种全新的理解。书中还涉及到了许多前沿的研究方向，虽然我无法完全理解其技术细节，但那些充满想象力的应用场景，比如在生物医药领域的诊断、在材料科学中的表征、在环境监测中的应用，都让我对未来的科技发展充满了期待。这本书让我意识到，物理学并非高高在上的象牙塔，而是渗透到我们生活的方方面面，它能够帮助我们理解世界，改造世界。

评分☆☆☆☆☆

展望，是未来的序章 读完《现代物理基础丛书·典藏版：激光光散射谱学》，我感觉自己像是打开了一扇通往新世界的大门。虽然我可能无法成为一名专业的激光光散射研究者，但这本书所传达的科学精神和知识体系，无疑为我未来的学习和探索打下了坚实的基础。我开始意识到，物理学并非一成不变的定理和公式，而是一个不断发展、不断创新的领域。书中对一些新兴技术和研究前沿的介绍，让我看到了物理学无限的可能性。我开始对如何将这些原理应用到其他学科产生浓厚的兴趣，比如如何利用光散射的原理来研究生物分子，或者如何通过激光来精确控制材料的合成。这本书给我带来的，不仅仅是知识的增益，更是一种长远的视野和持续学习的动力。我坚信，这本书所蕴含的智慧，将会在我未来的学习和人生道路上，不断地给我带来启发和指引，成为我探索未知、创造未来的宝贵财富。

评分☆☆☆☆☆

沉浸，是知识的海洋 我花了整整一个周末的时间，几乎是废寝忘食地钻研这本书。起初，我以为激光光散射只是一个相对小众的物理分支，但随着阅读的深入，我才意识到它的应用之广泛，其背后蕴含的物理原理之精妙。作者在阐述基本概念时，并没有因为是“基础丛书”而显得过于浅显，反而深入浅出地剖析了每一个关键点，让我对瑞利散射、米氏散射等现象有了更清晰的认识。更令我着迷的是，书中对激光的产生、特性以及其与物质相互作用的机制进行了详尽的介绍。我仿佛看到了激光束穿透物质，激发出无数细微的光点，这些光点又如同宇宙中的星辰，传递着关于物质结构、分子振动、甚至宏观物质性质的宝贵信息。我尤其对书中关于动态光散射（DLS）和拉曼散射（Raman Spectroscopy）的章节印象深刻，它们展示了如何通过分析散射光的频率和强度变化，来探测纳米颗粒的大小、形状，甚至识别化学物质的种类。这种将理论与实际应用紧密结合的方式，极大地激发了我学习的兴趣，让我看到了物理学在解决实际问题中的巨大潜力。