原子物理学/牛津大学研究生教材系列 [Atomic Physics] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[英] 富特（C.J.Foot） 编

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• 原子物理学
• 物理学
• 量子力学
• 原子结构
• 光谱学
• 牛津大学出版社
• 研究生教材
• 高等教育
• 科学
• 物理

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030236210

版次：1

商品编码：12179394

包装：平装

丛书名： 牛津大学研究生教材系列

外文名称：Atomic Physics

开本：16开

出版时间：2009-01-01

用纸：胶版纸

页数：331

字数：418000

正文语种：英文

内容简介

　　《原子物理学/牛津大学研究生教材系列》是为高年级本科生“高等原子物理”课撰写的教材，《原子物理学/牛津大学研究生教材系列》前几章介绍了原子物理的基本理论，可以使初次接触本领域的本科生建立基础，从而帮助他们理解书中内容。《原子物理学/牛津大学研究生教材系列》介绍了新的研究进展及其在玻色-爱因斯坦凝聚物质波干涉和利用捕陷离子进行量子计算方面的应用。通常的教科书仅强调原子结构的量子解释，《原子物理学/牛津大学研究生教材系列》作为补充则重点强调了理论的实验基础，最后几章尤其如此。《原子物理学/牛津大学研究生教材系列》包括大量习题，可供教学使用。

内页插图

目录

1 早期原子物理学
1．1 导引
1．2 氢原子光谱
1．3 Bohr理论
1．4 相对论效应
1．5 Moseley和原子数
1．6 辐射衰变
1．7 爱因斯坦A系数和B系数
1．8 Zeeman效应
1．8．1 Zeeman效应的实验观察
1．9 原子单位总结
习题
2 氢原子
2．1 Schrodinger方程
2．1．1 角向方程的解
2．1．2 径向方程的解
2．2 跃迁
2．2．1 选择定则
2．2．2 对■的积分
2．2．3 宇称
2．3 精细结构
2．3．1 电子的自旋
2．3．2 自旋一轨道相互作用
2．3．3 氢原子的精细结构
2．3．4 Larab位移
2．3．5 精细能级之间的跃迁
进一步阅读
习题
3 氦原子
3．1 氦原子的基态
3．2 氦原子的激发态
3．2．1 自旋本征态
3．2．2 氦原子中的跃迁
3．3 氦原子中的积分估计
3．3．1 基态
3．3．2 激发态：直接积分
3．3．3 激发态：交换积分
进一步阅读
习题
4 碱金属
4．1 壳层结构和周期表
4．2 量子数亏损
4．3 中心场近似
4．4 Schr6dinger方程的数值解
4．4．1 自洽解
4．5 自旋-轨道相互作用：量子方法
4．6 碱金属的精细结构
4．6．1 精细结构跃迁的相对强度
进一步阅读
习题
5 L-S耦合方式
5．1 LS耦合方式的精细结构
5．2 ■偶合方式
5．3 居问耦合：不同耦合方式之间的跃迁
5．4 L-S耦合方式的选择定则
5．5 Zeeman效应
5．6 小结
进一步阅读
习题
6 超精细结构和同位素移位
6．1 超精细结构
6．1．1 s电子的超精细结构
6．1．2 氢微波激射器
6．1．3 z≠0时的超精细结构
6．1．4 超精细结构与精细结构的比较
6．2 同位素移位
6．2．1 质量效应
6．2．2 体积移位
6．2．3 原子揭示的原子核信息
6．3 Zeeman效应和超精细结构
6．3．1 弱场下的Zeeman效应■BA
6．3．3 中间部分的场力
6．4 超精细结构的测量
6．4．1 原子束技术
6．4．2 原子钟
进一步阅读
习题
7 原子与辐射的相互作用
7．1 方程的建立
7．1．1 振荡电场的扰动
7．1．2 旋波近似
7．2 爱因斯坦B系数
7．3 与单色辐射的相互作用
7．3．1 π脉冲与π／2脉冲
7．3．2 Bloch矢量和Bloch球面
7．4 Ramsey条纹
7．5 辐射阻尼
7．5．1 经典偶极辐射阻尼
7．5．2 光Bloch球面
7．6 光吸收截面
7．6．1 纯辐射展宽截面
7．6．2 饱和强度
7．6．3 功率展宽
7．7 交流Stark效应／光频移
7．8 半经典理论注解
7．9 结论
进一步阅读
习题
8 无Doppler激光光谱
8．1 谱线的Doppler展宽
8．2 交叉束技术
8．3 饱和吸收光谱
8．3．1 饱和吸收光谱的原理
8．3．2 饱和吸收光谱的穿越共振
8．4 双光子光谱
8．5 激光光谱的校准
8．5．1 相对频率的校准
8．5．2 绝对校准
8．5．3 光频梳
进一步阅读
习题
9 原子冷却与捕陷
9．1 散射力
9．2 减慢原子束
9．2．1 啁啾冷却
9．3 光学黏胶技术
9．3．1 Doppler冷却的极限
9．4 磁光阱
9．5 偶极力导论
9．6 偶极力理论
9．6．1 光学晶格
9．7 SisyphtJs冷却技术
9．7．1 概论
9．7．2 Sisyphus冷却
9．7．3 Sisyphus冷却机制的极限
9．8 Raman跃迁
9．8．1 Raman跃迁的速度选择
9．8．2 Raman冷却
9．9 原子喷泉
9．1 0 总结
习题
10 磁捕陷、蒸发冷却和Bose-Einstein凝聚
10．1 磁捕陷的原理
10．2 磁捕陷
10．2．1 径向约束
10．2．2 轴向约束
10．3 蒸发冷却
10．4 Bose-Einstein凝聚
10．5 捕陷原子蒸气中的Bose-Einstein凝聚
10．5．1 散射长度
10．6 一种Bose-Einstein凝聚体
10．7 Bose凝聚气体的性质
10．7．1 声速
10．7．2 消退长度
10．7．3 Bose-Einstein凝聚的相干性
10．7．4 原子激光
10．8 总结
习题
11 原子干涉
11．1 杨氏双缝实验
11．2 原子的衍射光栅
11．3 三光栅干涉仪
11．4 旋转的测量
11．5 光对原子的衍射
11．5．1 Raman跃迁干涉测量技术
11．6 总结
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习题
12 离子阱
12．1 电场中离子的受力
12．2 Earnshaw定理
12．3 Paul阱
12．3．1 旋转马鞍上小球的平衡
12．3．2 交流场中的有效势
12．3．3 线性Paul阱
12．4 缓冲气冷却
12．5 激光冷却捕陷离子
12．6 量子跳跃
12．7 Penning阱和Paul阱
12．7．1 Penning阱
12．7．2 离子的质谱
12．7．3 电子的反常磁矩
12．8 电子束离子阱
12．9 解析侧带冷却
12．1 0 离子阱总结
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习题
13 量子计算
13．1 量子比特及其性质
13．1．1 纠缠
13．2 量子逻辑门
13．2．1 设计CNOT门
13．3 量子并行算法
13．4 量子计算机综述
13．5 退相干和量子纠错
13．6 总结
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习题
附录A 微扰理论
A．1 微扰理论的数学
A．2 相近频率经典振子的相互作用
附录B 静电能的计算
附录C 磁偶极跃迁
附录D 饱和吸收的线形
附录．E Raman跃迁和双光子跃迁
E．1 Raman跃迁
E．2 双光子跃迁
附录F Bose-Einstein凝聚有关统计力学知识
F．1 光子的统计力学
F．2 Bose-Einstein凝聚
F．2．1 谐振阱中的Bose-Einstein凝聚
参考文献
索引

前言/序言

　　This book is primarily intended to accompany an undergraduate coursein atomic physics. It covers the core material and a selection of moreadvanced topics that illustrate current research in this field. The firstsix chapters describe the basic principles of atomic structure， startingin Chapter 1 with a review of the classical ideas. Inevitably the dis-cussion of the structure of hydrogen and helium in these early chaptershas considerable overlap with introductory quantum mechanics courses，but an understanding of these simple systems provides the basis for thetreatment of more complex atoms in later chapters. Chapter 7 on theinteraction of radiation with atoms marks the transition between theearlier chapters on structure and the second half of the book which cov-ers laser spectroscopy， laser cooling， Bose-Einstein condensation of di-lute atomic vapours， matter-wave interferometry and ion trapping. Theexciting new developments in laser cooling and trapping of atoms andBose-Einstein condensation led to Nobel prizes in 1997 and 2001， respec-tively. Some of the other selected topics show the incredible precisionthat has been achieved by measurements in atomic physics experiments.This theme is taken up in the final chapter that looks at quantum infor-mation processing from an atomic physics perspective; the techniquesdeveloped for precision measurements on atoms and ions give exquisitecontrol over these quantum systems and enable elegant new ideas fromquantum computation to be implemented.
　　The book assumes a knowledge of quantum mechanics equivalent to anintroductory university course， e.g. the solution of the SchrSdinger equa-tion in three dimensions and perturbation theory. This initial knowledgewill be reinforced by many examples in this book; topics generally re-garded as difficult at the undergraduate level are explained in some de-tail， e.g. degenerate perturbation theory. The hierarchical structure ofatoms is well described by perturbation theory since the different layersof structure within atoms have considerably different energies associatedwith them， and this is reflected in the names of the gross， fine and hyper-fine structures. In the early chapters of this book， atomic physics mayappear to be simply applied quantum mechanics， i.e. we write down theHamiltonian for a given interaction and solve the SchrSdinger equationwith suitable approximations. I hope that the study of the more ad-vanced material in the later chapters will lead to a more mature anddeeper understanding of atomic physics. Throughout this book the ex-perimental basis of atomic physics is emphasised and it is hoped that the reader will gain some factual knowledge of atomic spectra.

光学：物理学基本原理与现代应用 这是一本面向高等教育和研究的力学教材，系统地阐述了经典力学的核心概念，并深入探讨了其在现代物理学及相关领域的广泛应用。教材从牛顿力学的基础出发，循序渐进地介绍了各种高级主题，旨在为读者构建坚实的理论框架，并培养解决复杂物理问题的能力。 核心内容概述： 本书共分为十七章，内容涵盖了从基础的运动学和动力学到高级的拉格朗日和哈密顿力学，以及振动、波动、刚体动力学、流体静力学、相对论力学和混沌动力学等重要领域。 第一章 质点运动学： 引入描述运动的基本概念，包括位移、速度和加速度。讨论直线运动、抛体运动和圆周运动，并介绍矢量在描述运动中的作用。 第二章 质点动力学： 深入牛顿运动定律，阐述力、质量和加速度之间的关系。讲解常见的力，如重力、弹力和摩擦力，并应用牛顿定律解决各种动力学问题。 第三章 功和能： 引入功、动能和势能的概念。讲解机械能守恒定律，并探讨保守力和非保守力对能量的影响。 第四章 动量和碰撞： 定义动量和冲量，并探讨动量守恒定律。分析弹性碰撞和非弹性碰撞，为理解多体系统和粒子相互作用打下基础。 第五章 刚体运动学： 将力学概念扩展到刚体。介绍转动惯量、角速度、角加速度和力矩，并描述刚体的平动和转动。 第六章 刚体动力学： 应用牛顿第二定律处理刚体转动。讲解角动量守恒定律，并分析复杂刚体的动力学行为。 第七章 振动： 深入研究简谐振动，包括弹簧振子和单摆。讨论阻尼振动和受迫振动，以及共振现象，这对理解波动现象至关重要。 第八章 波动： 介绍波的基本特性，如波长、频率和波速。讨论横波和纵波，以及波的叠加和干涉。 第九章 流体静力学： 关注静止流体的性质。介绍压强、浮力和帕斯卡原理，并探讨液体和气体的密度和可压缩性。 第十章 流体动力学： 研究运动流体的行为。引入伯努利方程和连续性方程，并分析粘滞性和湍流等复杂流体现象。 十一章 非惯性参考系： 探讨在加速参考系中观察运动的效应。引入科里奥利力和离心力，解释它们在地球自转等现象中的作用。 十二章 中心力场： 深入研究引力等中心力场中的运动。分析行星轨道和散射问题，并引入开普勒定律。 十三章 拉格朗日力学： 引入更抽象但强大的表述方法。基于拉格朗日量，推导欧拉-拉格朗日方程，为解决复杂系统提供了一种统一框架。 十四章 哈密顿力学： 进一步发展力学的形式主义。基于哈密顿量，推导出哈密顿方程，并介绍相空间的概念，这对理解统计力学和量子力学至关重要。 十五章 相对论力学： 介绍狭义相对论对经典力学的修正。讨论洛伦兹变换、质能等价和相对论动量与能量，为理解高速运动物体和粒子物理奠定基础。 十六章 混沌动力学： 探讨非线性动力学系统中的复杂行为。介绍蝴蝶效应、吸引子和分岔等概念，揭示简单规则可能产生的复杂和不可预测的现象。 十七章 振动和波的进一步讨论： 回顾和深化前述振动和波的概念，可能包括更复杂的波方程、耦合振动模式或特殊介质中的波动传播。 教材特色： 严谨的数学推导： 教材注重数学的严谨性，提供清晰、详细的推导过程，帮助读者理解概念背后的数学原理。 丰富的例题和习题： 每章都配有大量的例题，涵盖了不同难度和类型的物理问题，以及形式多样的习题，供读者巩固和检验学习成果。 清晰的逻辑结构： 内容组织条理清晰，从基础概念逐步深入到高级主题，形成一个连贯的学习路径。 理论与应用的结合： 在讲解理论的同时，也关注其在天体物理、工程学、材料科学等领域的实际应用，帮助读者认识力学理论的现实意义。 面向研究生水平： 教材的深度和广度适合高等院校物理、工程及相关专业的研究生使用，也能为高年级本科生提供深入学习的平台。 本书价值： 本书不仅为学习者提供了扎实的经典力学知识体系，更重要的是，它为理解更高级的物理理论，如量子力学、统计力学和广义相对论，打下了坚实的基础。通过对力学原理的深入剖析，读者将能更深刻地理解自然界的运行规律，并具备运用这些原理分析和解决复杂物理问题的能力，为未来的学术研究或职业生涯做好充分准备。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感受，更像是一次穿越物理学历史长河的奇妙旅行。从最初对原子的朴素想象，到海森堡不确定性原理带来的颠覆，再到薛定谔方程描绘的原子状态，每一个章节都像是在揭开历史的面纱，展现着科学家们是如何一步步攻克难题，建立起我们今天所理解的原子模型。作者的叙述方式非常独特，他善于引用经典文献和历史故事，让原本抽象的理论变得更加生动具体。我尤其喜欢其中关于原子光谱的章节，作者不仅仅罗列了各种光谱线的规律，更是详细讲解了这些规律是如何被发现的，以及它们是如何成为后来量子理论发展的关键证据。这种“知其然，更知其所以然”的讲解方式，极大地激发了我深入探究的兴趣。书中还涉及到了许多现代原子物理的前沿话题，例如激光冷却、原子钟等，这些内容让我看到了理论的实际应用，以及物理学在不断发展和进步。总而言之，这本书不仅仅是一本教材，更是一部关于原子物理学发展史的生动写照，让我得以在学习理论的同时，也领略到科学探索的魅力。

评分☆☆☆☆☆

一本如此厚重的著作摆在面前，着实令人心生敬畏。翻开第一页，就被那严谨而富有条理的逻辑深深吸引。尽管是牛津大学的研究生教材系列，其编写风格却并未让人感到晦涩难懂，而是循序渐进，将原子世界的奥秘层层剥开。作者在讲解基本概念时，总是不厌其烦地从最基础的物理原理出发，再逐步引入量子力学的框架。这对于我这样背景并非极其深厚的读者来说，无疑是巨大的福音。书中对原子结构、能级跃迁、光谱学等核心内容的阐述，不仅准确，而且充满了启发性。例如，在讨论原子的角动量时，作者并非简单地给出公式，而是通过对玻尔模型的巧妙回顾，再联系到更普遍的量子力学描述，让我对这一概念有了更深刻的理解。此外，书中穿插的许多历史发展脉络和重要实验的介绍，也为枯燥的理论增添了几分趣味和人文色彩。阅读过程中，我常常会停下来，回味作者是如何将复杂的概念化繁为简，又如何在看似简单的描述中蕴含着深邃的物理洞察。这本书就像一位经验丰富的向导，带领我深入探索原子世界的壮丽景观，让我对物理学的严谨与美妙有了更深的体会。

评分☆☆☆☆☆

读罢此书，我脑海中浮现出的，不再是那些孤立的物理概念，而是一个宏大而精妙的原子世界图景。它像一部精心编织的交响乐，每一个音符——无论是电子、质子、中子，还是它们之间的相互作用——都和谐地组合在一起，演奏出原子世界特有的乐章。作者的叙述方式，充满了哲学性的思辨，引导读者去思考“存在”的本质，去探究微观粒子的运动规律。例如，在讨论原子核的稳定性时，作者不仅仅是给出了核力的数学描述，更是深入探讨了强相互作用和弱相互作用在维持原子核结构中的作用，以及能量的守恒和传递。这种从宏观到微观，从现象到本质的层层递进，让我对物理学的整体性有了更深刻的认识。书中还引入了一些非经典物理学的概念，例如相对论效应在原子能级中的体现，这使得原子物理学不再仅仅局限于经典量子力学的范畴，而是展现出更加广阔的视野。这本书让我明白，原子物理学不仅仅是关于一些基本粒子的研究，更是关于宇宙最基本构成单位的深刻理解。

评分☆☆☆☆☆

对于我这样一个长期在实验一线工作的研究者来说，这本书的价值体现在其无与伦比的严谨性和理论深度。它并非一本“速成”的读物，而是需要投入大量时间和精力去细细品味。作者在推导每一个公式、阐述每一个概念时，都力求做到滴水不漏，逻辑严密。这对于我们理解实验结果的理论依据，以及设计新的实验方案都至关重要。书中对于一些关键实验的理论解释，以及对实验误差的分析，都非常到位。例如，在讨论电子衍射实验时，作者不仅给出了完整的德布罗意波的推导过程，还详细分析了实验中可能遇到的各种干扰因素，以及如何通过理论模型来修正实验结果。这种将理论与实验紧密结合的风格，对于我这样需要将理论知识应用于实际的读者来说，是弥足珍贵的。此外，书中还提供了大量参考文献，方便读者进一步深入研究。虽然阅读过程不免需要反复查阅资料和思考，但每一次的豁然开朗，都让我感到付出的努力是值得的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值，在于它为我打开了一扇通往更深层次物理学理解的大门。它不仅仅是关于原子的知识的堆砌，更是关于一种思维方式的培养。作者在讲解过程中，始终强调物理学的普适性，以及不同理论之间的内在联系。我注意到，书中在介绍原子光谱时，不仅仅是聚焦于氢原子，而是将其推广到更复杂的原子体系，并且联系到了分子光谱和凝聚态物理中的一些现象。这种“举一反三”的讲解方式，让我深刻体会到，掌握了基本的原理，就能够理解更广泛的物理现象。书中对一些数学工具的应用，也讲解得非常清晰，尽管有些推导过程需要耐心，但最终的收益是巨大的。它让我能够更自信地去理解和应用那些复杂的数学公式，从而更深入地探索物理学的奥秘。这本书就像一个宝藏，每一次的阅读，都能发掘出新的惊喜，让我对物理学这个学科，有了更深的热爱和敬畏。