中子散射在凝聚态物理中的应用 [Neutron scattering in condensed matter physics] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[瑞士] 艾伯特·富勒，乔艾尔·美卓，蒂埃里·斯卓斯 著，刘本琼，孙光爱，龚建，彭先觉 译

图书标签:

• 中子散射
• 凝聚态物理
• 散射理论
• 材料科学
• 晶体结构
• 磁性材料
• 超导材料
• 准粒子
• 非弹性散射
• 中子源

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118113792

版次：1

商品编码：12366876

包装：精装

外文名称：Neutron scattering in condensed matter physics

开本：16开

出版时间：2017-12-01

用纸：胶版纸

页数：241

正文语种：中文

内容简介

　　中子散射已成为在原子尺度上研究材料性质的关键技术。其独特性在于热中子的波长和能量分别与凝聚态物质中的原子间距和激发能量相当；因此，中子散射技术可直接用于研究材料的静态性质以及动力学性质。此外，中子有磁矩，在磁性研究方面具有独特的优势。
　　《中子散射在凝聚态物理中的应用》介绍了中子散射的基本原理及相关实验仪器，讲述了凝聚态物理中重要的一些物理现象及材料性质，并以典型的中子散射实验为例，着重阐释了如何从实验测量中提取并分析相关的重要信息。

目录

第1章 绪论
1．1 为何用中子散射？
1．2 中子的基本性质

第2章 中子散射的基本原理
2．1 中子散射实验的目的
2．2 中子散射截面
2．3 关联函数
2．4 相干散射和非相干散射
2．5 细致平衡原理
2．6 磁散射
2．7 极化中子
2．8 动力学中子散射
2．9 扩展阅读

第3章 仪器
3．1 中子源
3．1．1 中子源的历史演变
3．1．2 中子源的实际需求
3．1．3 裂变源
3．1．4 散裂源
3．1．5 中子的慢化
3．2 仪器部件
3．2．1 束流管道与静态准直器
3．2．2 中子导管
3．2．3 飞行时间单色器
3．2．4 单色器（分析器）晶体
3．2．5 中子束流过滤器
3．2．6 自旋极化器（自旋分析器）
3．2．7 引导场和自旋翻转器
3．2．8 探测器
3．3 中子散射谱仪
3．3．1 绪论
3．3．2 粉末衍射谱仪
3．3．3 单晶衍射谱仪
3．3．4 小角散射谱仪
3．3．5 反射谱仪
3．3．6 飞行时间谱仪
3．3．7 三轴谱仪
3．3．8 背散射谱仪
3．3．9 自旋回波谱仪
3．4 样品环境
3．4．1 温度
3．4．2 磁场
3．4．3 压力
3．5 扩展阅读

第4章 结构测定
4．1 截面
4．2 结构因子的实例
4．3 多晶材料
4．4 单晶
4．4．1 旋转晶体法
4．4．2 劳厄法
4．5 消光和吸收
4．6 残余应力的表征
4．7 扩展阅读
4．8 习题
4．9 答案

第5章 晶格动力学
5．1 单声子散射截面
5．2 声子色散关系和声子极化矢量
5．2．1 单原子线性链
5．2．2 一维双原子线性链
5．2．3 实验
5．3 非相干散射：声子态密度
5．4 多声子过程：相干散射
5．5 扩展阅读
5．6 习题
5．7 答案

第6章 液体及非晶材料
6．1 绪论
6．2 静态结构因子
6．3 扩散
6．4 扩展阅读
6．5 习题
6．6 答案

第7章 磁结构
7．1 总截面
7．2 顺磁体
7．3 铁磁体
7．4 反铁磁体
7．5 螺旋自旋结构（螺旋磁结构）
7．6 磁有序波矢
7．7 零场磁化强度
7．8 自旋密度
7．9 扩展阅读
7．10 习题
7．11 答案

第8章 磁激发
8．1 磁团簇激发
8．1．1 聚体
8．1．2 三聚体
8．1．3 聚体
8．1．4 N聚体
8．2 自旋波
8．2．1 铁磁体
8．2．2 反铁磁体
8．2．3 随机相近似
8．3 孤子
8．4 扩展阅读
8．5 习题
8．6 答案

第9章 晶体场跃迁
9．1 晶体场的基本概念
9．2 f电子体系中的晶体场相互作用
9．3 中子截面
9．4 晶体场劈裂离子的相互作用
9．5 多重态之间的晶体场跃迁
9．6 热力学磁性质的计算
9．7 扩展阅读
9．8 习题
9．9 答案

第10章 相变
10．1 绪论
10．2 结构相变
10．3 冰的相变
10．4 磁相变
10．5 量子相变
10．6 扩展阅读

第11章 超导电性
11．1 绪论
11．2 磁通线晶格
11．3 声子态密度
11．4 声子能量和线宽
11．5 晶体场跃迁的弛豫效应
11．6 高温超导体中的自旋涨落
11．7 扩展阅读

第12章 超流态
12．1 绪论
12．2 液体4He
12．2．1 相图
12．2．2 元激发
12．2．3 凝聚分数
12．2．4 静态结构因子
12．3 液体3He
12．3．1 相图
12．3．2 元激发
12．4 扩展阅读

第13章 固体中的缺陷
13．1 绪论
13．2 点缺陷的短程有序
13．3 宏观缺陷
13．4 三角测量法
13．5 共振模式和局域模式
13．6 扩展阅读

第14章 表面与界面
14．1 绪论
14．2 镜反射
14．3 非镜反射
14．4 掠入射散射
14．5 扩展阅读

第15章 氢动力学
15．1 绪论
15．2 氢键动力学
15．3 氢隧穿效应
15．4 扩展阅读
15．5 习题
15．6 答案
附录A 狄拉克浜�数与晶格求海�
附录B 中子散射长度和截面
附录C 泡利自旋算符
附录D 磁中子散射截面
附录E 晶格与倒易晶格
附录F 3-j和6-j符号
附录G 冲量近似
符号列表
参考文献

好的，以下是一份关于《中子散射在凝聚态物理中的应用》（Neutron Scattering in Condensed Matter Physics）的图书简介，内容将聚焦于凝聚态物理中的核心概念、重要实验方法以及理论框架，同时避免提及该特定书籍的具体内容。 --- 凝聚态物理学中的前沿探索与方法论 一、 凝聚态物理学的核心范畴与挑战 凝聚态物理学（Condensed Matter Physics）是现代物理学中最广阔、最活跃的分支之一。它致力于理解宏观物质（如固体和液体）在原子和分子尺度上表现出的集体行为和涌现特性。这种集体行为的复杂性远超对单个粒子行为的简单叠加，是量子力学与统计物理学深度结合的产物。 凝聚态物质的特性，如导电性、磁性、超导性、半导体行为以及各种拓扑性质，直接决定了现代技术和基础科学的前沿发展。该领域的核心挑战在于如何处理大量的粒子（通常是$10^{23}$量级）在相互作用下的多体问题，并从微观的量子态中推导出可观测的宏观物理性质。理解这些物质的结构排列、激发模式（如声子、磁振子）以及电子的动力学行为，是该领域研究的基石。 二、 结构与动力学探测的实验基石 要揭示凝聚态物质的微观世界，需要一系列精密的实验技术。这些技术必须能够提供在空间和能量/时间两个维度上都具有高分辨率的探测能力。 空间结构探测： 物质的晶体结构、晶格畸变、短程有序结构以及缺陷的分布，是理解其宏观性质的前提。晶体学方法，无论是基于X射线还是其他粒子束，都提供了确定原子位置和周期性排列的强大工具。然而，对于软物质（如聚合物、液晶）或无序体系的结构研究，需要更精细的手段来捕捉非周期性或动态的结构信息。 动力学信息获取： 凝聚态物质的“功能”往往体现在其动态过程上。例如，材料的导热性取决于晶格振动的传播，而磁性的响应速度则取决于磁矩的翻转速率。因此，精确测量能量转移和动量转移（即$E$和$mathbf{Q}$的依赖关系）至关重要。这要求实验设备不仅能定位散射粒子在空间中的变化，更要能精确捕获它们在相互作用过程中能量的得失情况。 三、 量子场论与多体相互作用的理论框架 凝聚态物理的理论基础建立在量子力学和统计物理之上。面对强关联电子系统、拓扑相变等前沿问题，传统的微扰论方法往往失效，需要更高级的理论工具： 准粒子概念： 描述复杂多体系统中集体激发的一种有效工具。例如，在晶体中，电子的运动被描述为准电子，晶格振动被描述为声子。理解准粒子的寿命、有效质量和散射机制，是计算材料性质的关键。 涨落与相变理论： 凝聚态系统是高度涨落的。从传统的朗道理论到更现代的重整化群（Renormalization Group, RG）方法，理论物理学家致力于理解系统如何通过微小的参数变化（如温度、压力）跨越相变点，形成新的有序态。特别是临界现象的研究，揭示了不同物理系统在相变点附近具有普适性的行为。 拓扑序与新奇物态： 近年来，对拓扑性质的关注极大地拓宽了凝聚态物理的视野。不再仅仅关注传统的对称性破缺，而是研究由几何或拓扑不变量所定义的物质相，如拓扑绝缘体和拓扑超导体。这些物质展现出受拓扑保护的边缘态，对退相干具有极强的抵抗力，预示着未来信息技术的发展方向。 四、 电子输运与电子结构的高级表征 电子是决定材料电学和磁学性质的核心要素。深入理解电子的能带结构和它们在动量空间中的分布，是设计功能材料的先决条件。 角分辨测量技术： 现代电子结构研究依赖于能够直接探测电子在动量空间分布的实验手段。通过测量从材料表面发射的电子的能量和角度，可以构建出精确的电子态密度和能带结构图。这对于验证和修正基于密度泛函理论（DFT）的计算预测至关重要。 输运性质的测量： 电导率、霍尔效应、热电效应等输运测量，提供了系统宏观响应的直接证据。通过对这些宏观量的依赖性分析（例如温度、磁场），可以推断出电子的有效质量、散射时间以及是否存在库仑阻塞或安德森局域化等非正常输运机制。 五、 磁性与自旋动力学的研究 磁性凝聚态是研究自旋之间复杂相互作用的理想平台。从经典的铁磁性到新兴的自旋电子学概念，磁性研究始终是凝聚态物理的热点。 磁有序与磁激发： 确定磁性材料中的磁结构（如反铁磁、螺旋磁结构）是理解其磁交换作用的基础。此外，研究磁激发，即自旋的集体振动模式（磁振子），对于理解磁性材料的动态响应和能量耗散机制至关重要。 自旋电子学基础： 区别于传统的电荷电子学，自旋电子学旨在利用电子的自旋自由度进行信息存储和处理。这需要精确控制和探测材料中的自旋流，研究自旋泵浦效应、自旋霍尔效应等自旋-轨道耦合现象，以期开发出低功耗、高速度的新型器件。 --- 总之，凝聚态物理学是一个以实验观测为驱动，以量子多体理论为指导的综合性领域。其研究内容涵盖了从晶格振动到电子拓扑性质的广泛尺度，是理解我们周围物质世界复杂性的关键所在。

评分☆☆☆☆☆

作为一名刚刚接触凝聚态物理的学生，第一次翻开《中子散射在凝聚态物理中的应用》这本书，我首先被它强大的主题所吸引。我能想象，这本书的内容绝非泛泛之谈，而是会深入到凝聚态物理研究的核心问题。从“中子散射”这个关键词，我就能联想到这是一种极其精密的探测手段，能够“看”到原子核和电子的运动，甚至是材料内部的磁性结构。因此，我推测书中会对中子散射的原理进行详细的介绍，比如中子与物质相互作用的各种机制，以及如何通过测量散射的能量和角度来获取信息。更重要的是，书名强调了“在凝聚态物理中的应用”，这预示着它不会止步于理论介绍，而是会聚焦于实际的科研范例。我想象着书中会穿插大量的实验数据和图表，例如通过中子衍射来解析晶体结构，通过非弹性中子散射来研究声子谱和磁谱，以及如何利用这些谱学信息来理解材料的电子行为、相变过程，甚至是量子相干性。我尤其期待书中能够详细讲解，当科学家们面对诸如新材料设计、理解复杂磁序、探究高温超导机制等难题时，中子散射是如何成为解决这些问题的利器。这本书很可能是一份详尽的指南，帮助读者理解如何将这项强大的技术应用于具体的科学问题。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名本身就带有一种深邃的科研气息，仿佛打开了一扇通往微观世界奥秘的大门。初次看到《中子散射在凝聚态物理中的应用》这个标题，我脑海中立刻浮现出无数的科学图像：原子在晶格中欢快地振动，电子在复杂的金属材料中自由穿梭，磁性材料内部那神秘的自旋序如何形成。我设想，这本书不仅仅是简单地介绍一种实验技术，更应该是将这项技术与凝聚态物理中最核心、最前沿的问题紧密联系起来。它会不会深入探讨，如何通过中子散射的独特能力，去揭示材料的集体激发，比如声子和磁振子的行为？又或者，它会详细阐述，如何利用中子散射的统计性质，去研究相变过程的动力学，观察材料从一种有序状态到另一种状态的转变机制？我特别好奇，书中会不会涉及一些具体的案例研究，比如在高温超导体、巨磁电阻材料，甚至是新型拓扑材料的研究中，中子散射是如何扮演关键角色的？这种技术以其无损、穿透性强、具有磁矩等优势，想必在理解材料的微观结构和动力学方面有着不可替代的作用。我期待这本书能够用清晰的语言，带领我领略这项强大的实验工具如何在凝聚态物理的广阔领域中大显身手，帮助我们拨开迷雾，洞悉物质的本质。

评分☆☆☆☆☆

当我第一次瞥见《中子散射在凝聚态物理中的应用》这个书名，我就被它所蕴含的深刻 scientific gravity 所吸引。我能想象，这本书绝不会浅尝辄止，而是会深入到凝聚态物理研究的腹地。它很可能首先会详尽地阐述中子散射作为一种探测技术的核心优势：它的无损性，意味着可以研究珍贵或敏感的样品；它的穿透性，使其能够深入材料内部，揭示其体相性质；以及它携带的磁矩，使其成为研究磁性材料的独特工具。我特别期待书中能够细致地讲解，如何通过对中子散射数据的精妙分析，来解析材料的微观结构，例如原子在晶格中的位置和振动模式，以及更复杂的电子和磁性有序。同时，书名中“应用”二字，暗示着本书将大量的篇幅用于展示这项技术如何被实际运用到解决凝聚态物理中的重大科学问题。我设想，书中会包含大量的具体案例，例如，中子散射如何帮助科学家们理解新型拓扑材料的电子结构，如何揭示高温超导材料中奇特的配对机制，或者如何阐明复杂磁性材料中自旋动力学的奥秘。我期待这本书能够以严谨的逻辑和丰富的实例，带领读者领略中子散射技术在探索物质世界前沿所展现出的强大力量和无限可能。

评分☆☆☆☆☆

《中子散射在凝聚态物理中的应用》——这个书名本身就散发出一种严谨而迷人的学术气息。在我看来，它不仅仅是介绍一项物理实验技术，更像是开启了一扇通往物质深层奥秘的大门。我脑海中浮现出，这本书会详细阐述中子散射为何是理解固体材料微观结构的“黄金标准”之一。我推测，书中会深入探讨中子与物质相互作用的物理机制，包括弹性散射和非弹性散射的原理，以及如何从散射信号中提取出关于原子位置、晶格振动、电子激发和磁序等宝贵信息。特别吸引我的是“在凝聚态物理中的应用”这一部分，它意味着这本书将大量聚焦于实际的科学研究。我期待书中能够生动地展示，科学家们如何运用中子散射技术去攻克凝聚态物理中的一个个难题，例如，如何通过中子衍射来精确解析复杂晶体的结构，如何通过非弹性中子散射来研究材料的集体动力学，例如声子谱和磁谱，从而理解材料的相变、导电性和磁性等关键性质。我尤其好奇，书中是否会包含一些具体的、具有历史意义或前沿性的案例研究，来印证中子散射在理解高温超导体、巨磁电阻材料、量子磁性材料等前沿领域的决定性作用。这本书，在我看来，是一份关于如何利用强大实验手段揭示物质本质的百科全书。

评分☆☆☆☆☆

读到《中子散射在凝聚态物理中的应用》这个书名，我的脑海中立刻勾勒出一幅宏大的科学画卷。这本书，在我看来，绝不仅仅是一本技术手册，它更像是一部凝聚态物理领域探索微观世界的史诗。我猜想，作者会在开篇就为我们铺陈中子散射这一独特探测手段的魅力所在，阐述为何它在研究物质的内部结构和动力学方面拥有不可替代的地位。我期望书中能深入剖析中子作为探测粒子的优势，例如其穿透力强，能够深入材料内部，而不像某些表面探测技术那样受到限制；同时，中子携带磁矩，使其在研究磁性材料方面具有天然的优势。更令我兴奋的是，这本书势必会展示中子散射技术如何被巧妙地应用于解决凝聚态物理中的一系列关键科学难题。比如，它可能会详细介绍如何利用中子衍射来确定材料的精确原子排列，如何通过非弹性中子散射来揭示材料中集体激发（如声子和磁振子）的性质，从而理解材料的机械、热学和电学特性。我甚至设想，书中会用一系列精彩的案例研究，来证明中子散射在发现和理解新型功能材料，例如量子磁体、拓扑材料以及具有特殊电子结构的金属中所扮演的关键角色。这本书，我推测，将是一本将先进实验技术与前沿科学问题完美结合的典范之作。