中子散射在凝聚態物理中的應用 [Neutron scattering in condensed matter physics] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[瑞士] 艾伯特·富勒，喬艾爾·美卓，蒂埃裏·斯卓斯 著，劉本瓊，孫光愛，龔建，彭先覺 譯

圖書標籤:

• 中子散射
• 凝聚態物理
• 散射理論
• 材料科學
• 晶體結構
• 磁性材料
• 超導材料
• 準粒子
• 非彈性散射
• 中子源

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118113792

版次：1

商品編碼：12366876

包裝：精裝

外文名稱：Neutron scattering in condensed matter physics

開本：16開

齣版時間：2017-12-01

用紙：膠版紙

頁數：241

正文語種：中文

內容簡介

　　中子散射已成為在原子尺度上研究材料性質的關鍵技術。其獨特性在於熱中子的波長和能量分彆與凝聚態物質中的原子間距和激發能量相當；因此，中子散射技術可直接用於研究材料的靜態性質以及動力學性質。此外，中子有磁矩，在磁性研究方麵具有獨特的優勢。
　　《中子散射在凝聚態物理中的應用》介紹瞭中子散射的基本原理及相關實驗儀器，講述瞭凝聚態物理中重要的一些物理現象及材料性質，並以典型的中子散射實驗為例，著重闡釋瞭如何從實驗測量中提取並分析相關的重要信息。

目錄

第1章 緒論
1．1 為何用中子散射？
1．2 中子的基本性質

第2章 中子散射的基本原理
2．1 中子散射實驗的目的
2．2 中子散射截麵
2．3 關聯函數
2．4 相乾散射和非相乾散射
2．5 細緻平衡原理
2．6 磁散射
2．7 極化中子
2．8 動力學中子散射
2．9 擴展閱讀

第3章 儀器
3．1 中子源
3．1．1 中子源的曆史演變
3．1．2 中子源的實際需求
3．1．3 裂變源
3．1．4 散裂源
3．1．5 中子的慢化
3．2 儀器部件
3．2．1 束流管道與靜態準直器
3．2．2 中子導管
3．2．3 飛行時間單色器
3．2．4 單色器（分析器）晶體
3．2．5 中子束流過濾器
3．2．6 自鏇極化器（自鏇分析器）
3．2．7 引導場和自鏇翻轉器
3．2．8 探測器
3．3 中子散射譜儀
3．3．1 緒論
3．3．2 粉末衍射譜儀
3．3．3 單晶衍射譜儀
3．3．4 小角散射譜儀
3．3．5 反射譜儀
3．3．6 飛行時間譜儀
3．3．7 三軸譜儀
3．3．8 背散射譜儀
3．3．9 自鏇迴波譜儀
3．4 樣品環境
3．4．1 溫度
3．4．2 磁場
3．4．3 壓力
3．5 擴展閱讀

第4章 結構測定
4．1 截麵
4．2 結構因子的實例
4．3 多晶材料
4．4 單晶
4．4．1 鏇轉晶體法
4．4．2 勞厄法
4．5 消光和吸收
4．6 殘餘應力的錶徵
4．7 擴展閱讀
4．8 習題
4．9 答案

第5章 晶格動力學
5．1 單聲子散射截麵
5．2 聲子色散關係和聲子極化矢量
5．2．1 單原子綫性鏈
5．2．2 一維雙原子綫性鏈
5．2．3 實驗
5．3 非相乾散射：聲子態密度
5．4 多聲子過程：相乾散射
5．5 擴展閱讀
5．6 習題
5．7 答案

第6章 液體及非晶材料
6．1 緒論
6．2 靜態結構因子
6．3 擴散
6．4 擴展閱讀
6．5 習題
6．6 答案

第7章 磁結構
7．1 總截麵
7．2 順磁體
7．3 鐵磁體
7．4 反鐵磁體
7．5 螺鏇自鏇結構（螺鏇磁結構）
7．6 磁有序波矢
7．7 零場磁化強度
7．8 自鏇密度
7．9 擴展閱讀
7．10 習題
7．11 答案

第8章 磁激發
8．1 磁團簇激發
8．1．1 聚體
8．1．2 三聚體
8．1．3 聚體
8．1．4 N聚體
8．2 自鏇波
8．2．1 鐵磁體
8．2．2 反鐵磁體
8．2．3 隨機相近似
8．3 孤子
8．4 擴展閱讀
8．5 習題
8．6 答案

第9章 晶體場躍遷
9．1 晶體場的基本概念
9．2 f電子體係中的晶體場相互作用
9．3 中子截麵
9．4 晶體場劈裂離子的相互作用
9．5 多重態之間的晶體場躍遷
9．6 熱力學磁性質的計算
9．7 擴展閱讀
9．8 習題
9．9 答案

第10章 相變
10．1 緒論
10．2 結構相變
10．3 冰的相變
10．4 磁相變
10．5 量子相變
10．6 擴展閱讀

第11章 超導電性
11．1 緒論
11．2 磁通綫晶格
11．3 聲子態密度
11．4 聲子能量和綫寬
11．5 晶體場躍遷的弛豫效應
11．6 高溫超導體中的自鏇漲落
11．7 擴展閱讀

第12章 超流態
12．1 緒論
12．2 液體4He
12．2．1 相圖
12．2．2 元激發
12．2．3 凝聚分數
12．2．4 靜態結構因子
12．3 液體3He
12．3．1 相圖
12．3．2 元激發
12．4 擴展閱讀

第13章 固體中的缺陷
13．1 緒論
13．2 點缺陷的短程有序
13．3 宏觀缺陷
13．4 三角測量法
13．5 共振模式和局域模式
13．6 擴展閱讀

第14章 錶麵與界麵
14．1 緒論
14．2 鏡反射
14．3 非鏡反射
14．4 掠入射散射
14．5 擴展閱讀

第15章 氫動力學
15．1 緒論
15．2 氫鍵動力學
15．3 氫隧穿效應
15．4 擴展閱讀
15．5 習題
15．6 答案
附錄A 狄拉剋浜�數與晶格求海�
附錄B 中子散射長度和截麵
附錄C 泡利自鏇算符
附錄D 磁中子散射截麵
附錄E 晶格與倒易晶格
附錄F 3-j和6-j符號
附錄G 衝量近似
符號列錶
參考文獻

好的，以下是一份關於《中子散射在凝聚態物理中的應用》（Neutron Scattering in Condensed Matter Physics）的圖書簡介，內容將聚焦於凝聚態物理中的核心概念、重要實驗方法以及理論框架，同時避免提及該特定書籍的具體內容。 --- 凝聚態物理學中的前沿探索與方法論 一、 凝聚態物理學的核心範疇與挑戰 凝聚態物理學（Condensed Matter Physics）是現代物理學中最廣闊、最活躍的分支之一。它緻力於理解宏觀物質（如固體和液體）在原子和分子尺度上錶現齣的集體行為和湧現特性。這種集體行為的復雜性遠超對單個粒子行為的簡單疊加，是量子力學與統計物理學深度結閤的産物。 凝聚態物質的特性，如導電性、磁性、超導性、半導體行為以及各種拓撲性質，直接決定瞭現代技術和基礎科學的前沿發展。該領域的核心挑戰在於如何處理大量的粒子（通常是$10^{23}$量級）在相互作用下的多體問題，並從微觀的量子態中推導齣可觀測的宏觀物理性質。理解這些物質的結構排列、激發模式（如聲子、磁振子）以及電子的動力學行為，是該領域研究的基石。 二、 結構與動力學探測的實驗基石 要揭示凝聚態物質的微觀世界，需要一係列精密的實驗技術。這些技術必須能夠提供在空間和能量/時間兩個維度上都具有高分辨率的探測能力。 空間結構探測： 物質的晶體結構、晶格畸變、短程有序結構以及缺陷的分布，是理解其宏觀性質的前提。晶體學方法，無論是基於X射綫還是其他粒子束，都提供瞭確定原子位置和周期性排列的強大工具。然而，對於軟物質（如聚閤物、液晶）或無序體係的結構研究，需要更精細的手段來捕捉非周期性或動態的結構信息。 動力學信息獲取： 凝聚態物質的“功能”往往體現在其動態過程上。例如，材料的導熱性取決於晶格振動的傳播，而磁性的響應速度則取決於磁矩的翻轉速率。因此，精確測量能量轉移和動量轉移（即$E$和$mathbf{Q}$的依賴關係）至關重要。這要求實驗設備不僅能定位散射粒子在空間中的變化，更要能精確捕獲它們在相互作用過程中能量的得失情況。 三、 量子場論與多體相互作用的理論框架 凝聚態物理的理論基礎建立在量子力學和統計物理之上。麵對強關聯電子係統、拓撲相變等前沿問題，傳統的微擾論方法往往失效，需要更高級的理論工具： 準粒子概念： 描述復雜多體係統中集體激發的一種有效工具。例如，在晶體中，電子的運動被描述為準電子，晶格振動被描述為聲子。理解準粒子的壽命、有效質量和散射機製，是計算材料性質的關鍵。 漲落與相變理論： 凝聚態係統是高度漲落的。從傳統的朗道理論到更現代的重整化群（Renormalization Group, RG）方法，理論物理學傢緻力於理解係統如何通過微小的參數變化（如溫度、壓力）跨越相變點，形成新的有序態。特彆是臨界現象的研究，揭示瞭不同物理係統在相變點附近具有普適性的行為。 拓撲序與新奇物態： 近年來，對拓撲性質的關注極大地拓寬瞭凝聚態物理的視野。不再僅僅關注傳統的對稱性破缺，而是研究由幾何或拓撲不變量所定義的物質相，如拓撲絕緣體和拓撲超導體。這些物質展現齣受拓撲保護的邊緣態，對退相乾具有極強的抵抗力，預示著未來信息技術的發展方嚮。 四、 電子輸運與電子結構的高級錶徵 電子是決定材料電學和磁學性質的核心要素。深入理解電子的能帶結構和它們在動量空間中的分布，是設計功能材料的先決條件。 角分辨測量技術： 現代電子結構研究依賴於能夠直接探測電子在動量空間分布的實驗手段。通過測量從材料錶麵發射的電子的能量和角度，可以構建齣精確的電子態密度和能帶結構圖。這對於驗證和修正基於密度泛函理論（DFT）的計算預測至關重要。 輸運性質的測量： 電導率、霍爾效應、熱電效應等輸運測量，提供瞭係統宏觀響應的直接證據。通過對這些宏觀量的依賴性分析（例如溫度、磁場），可以推斷齣電子的有效質量、散射時間以及是否存在庫侖阻塞或安德森局域化等非正常輸運機製。 五、 磁性與自鏇動力學的研究 磁性凝聚態是研究自鏇之間復雜相互作用的理想平颱。從經典的鐵磁性到新興的自鏇電子學概念，磁性研究始終是凝聚態物理的熱點。 磁有序與磁激發： 確定磁性材料中的磁結構（如反鐵磁、螺鏇磁結構）是理解其磁交換作用的基礎。此外，研究磁激發，即自鏇的集體振動模式（磁振子），對於理解磁性材料的動態響應和能量耗散機製至關重要。 自鏇電子學基礎： 區彆於傳統的電荷電子學，自鏇電子學旨在利用電子的自鏇自由度進行信息存儲和處理。這需要精確控製和探測材料中的自鏇流，研究自鏇泵浦效應、自鏇霍爾效應等自鏇-軌道耦閤現象，以期開發齣低功耗、高速度的新型器件。 --- 總之，凝聚態物理學是一個以實驗觀測為驅動，以量子多體理論為指導的綜閤性領域。其研究內容涵蓋瞭從晶格振動到電子拓撲性質的廣泛尺度，是理解我們周圍物質世界復雜性的關鍵所在。

評分☆☆☆☆☆

作為一名剛剛接觸凝聚態物理的學生，第一次翻開《中子散射在凝聚態物理中的應用》這本書，我首先被它強大的主題所吸引。我能想象，這本書的內容絕非泛泛之談，而是會深入到凝聚態物理研究的核心問題。從“中子散射”這個關鍵詞，我就能聯想到這是一種極其精密的探測手段，能夠“看”到原子核和電子的運動，甚至是材料內部的磁性結構。因此，我推測書中會對中子散射的原理進行詳細的介紹，比如中子與物質相互作用的各種機製，以及如何通過測量散射的能量和角度來獲取信息。更重要的是，書名強調瞭“在凝聚態物理中的應用”，這預示著它不會止步於理論介紹，而是會聚焦於實際的科研範例。我想象著書中會穿插大量的實驗數據和圖錶，例如通過中子衍射來解析晶體結構，通過非彈性中子散射來研究聲子譜和磁譜，以及如何利用這些譜學信息來理解材料的電子行為、相變過程，甚至是量子相乾性。我尤其期待書中能夠詳細講解，當科學傢們麵對諸如新材料設計、理解復雜磁序、探究高溫超導機製等難題時，中子散射是如何成為解決這些問題的利器。這本書很可能是一份詳盡的指南，幫助讀者理解如何將這項強大的技術應用於具體的科學問題。

評分☆☆☆☆☆

讀到《中子散射在凝聚態物理中的應用》這個書名，我的腦海中立刻勾勒齣一幅宏大的科學畫捲。這本書，在我看來，絕不僅僅是一本技術手冊，它更像是一部凝聚態物理領域探索微觀世界的史詩。我猜想，作者會在開篇就為我們鋪陳中子散射這一獨特探測手段的魅力所在，闡述為何它在研究物質的內部結構和動力學方麵擁有不可替代的地位。我期望書中能深入剖析中子作為探測粒子的優勢，例如其穿透力強，能夠深入材料內部，而不像某些錶麵探測技術那樣受到限製；同時，中子攜帶磁矩，使其在研究磁性材料方麵具有天然的優勢。更令我興奮的是，這本書勢必會展示中子散射技術如何被巧妙地應用於解決凝聚態物理中的一係列關鍵科學難題。比如，它可能會詳細介紹如何利用中子衍射來確定材料的精確原子排列，如何通過非彈性中子散射來揭示材料中集體激發（如聲子和磁振子）的性質，從而理解材料的機械、熱學和電學特性。我甚至設想，書中會用一係列精彩的案例研究，來證明中子散射在發現和理解新型功能材料，例如量子磁體、拓撲材料以及具有特殊電子結構的金屬中所扮演的關鍵角色。這本書，我推測，將是一本將先進實驗技術與前沿科學問題完美結閤的典範之作。

評分☆☆☆☆☆

當我第一次瞥見《中子散射在凝聚態物理中的應用》這個書名，我就被它所蘊含的深刻 scientific gravity 所吸引。我能想象，這本書絕不會淺嘗輒止，而是會深入到凝聚態物理研究的腹地。它很可能首先會詳盡地闡述中子散射作為一種探測技術的核心優勢：它的無損性，意味著可以研究珍貴或敏感的樣品；它的穿透性，使其能夠深入材料內部，揭示其體相性質；以及它攜帶的磁矩，使其成為研究磁性材料的獨特工具。我特彆期待書中能夠細緻地講解，如何通過對中子散射數據的精妙分析，來解析材料的微觀結構，例如原子在晶格中的位置和振動模式，以及更復雜的電子和磁性有序。同時，書名中“應用”二字，暗示著本書將大量的篇幅用於展示這項技術如何被實際運用到解決凝聚態物理中的重大科學問題。我設想，書中會包含大量的具體案例，例如，中子散射如何幫助科學傢們理解新型拓撲材料的電子結構，如何揭示高溫超導材料中奇特的配對機製，或者如何闡明復雜磁性材料中自鏇動力學的奧秘。我期待這本書能夠以嚴謹的邏輯和豐富的實例，帶領讀者領略中子散射技術在探索物質世界前沿所展現齣的強大力量和無限可能。

評分☆☆☆☆☆

這本書的書名本身就帶有一種深邃的科研氣息，仿佛打開瞭一扇通往微觀世界奧秘的大門。初次看到《中子散射在凝聚態物理中的應用》這個標題，我腦海中立刻浮現齣無數的科學圖像：原子在晶格中歡快地振動，電子在復雜的金屬材料中自由穿梭，磁性材料內部那神秘的自鏇序如何形成。我設想，這本書不僅僅是簡單地介紹一種實驗技術，更應該是將這項技術與凝聚態物理中最核心、最前沿的問題緊密聯係起來。它會不會深入探討，如何通過中子散射的獨特能力，去揭示材料的集體激發，比如聲子和磁振子的行為？又或者，它會詳細闡述，如何利用中子散射的統計性質，去研究相變過程的動力學，觀察材料從一種有序狀態到另一種狀態的轉變機製？我特彆好奇，書中會不會涉及一些具體的案例研究，比如在高溫超導體、巨磁電阻材料，甚至是新型拓撲材料的研究中，中子散射是如何扮演關鍵角色的？這種技術以其無損、穿透性強、具有磁矩等優勢，想必在理解材料的微觀結構和動力學方麵有著不可替代的作用。我期待這本書能夠用清晰的語言，帶領我領略這項強大的實驗工具如何在凝聚態物理的廣闊領域中大顯身手，幫助我們撥開迷霧，洞悉物質的本質。

評分☆☆☆☆☆

《中子散射在凝聚態物理中的應用》——這個書名本身就散發齣一種嚴謹而迷人的學術氣息。在我看來，它不僅僅是介紹一項物理實驗技術，更像是開啓瞭一扇通往物質深層奧秘的大門。我腦海中浮現齣，這本書會詳細闡述中子散射為何是理解固體材料微觀結構的“黃金標準”之一。我推測，書中會深入探討中子與物質相互作用的物理機製，包括彈性散射和非彈性散射的原理，以及如何從散射信號中提取齣關於原子位置、晶格振動、電子激發和磁序等寶貴信息。特彆吸引我的是“在凝聚態物理中的應用”這一部分，它意味著這本書將大量聚焦於實際的科學研究。我期待書中能夠生動地展示，科學傢們如何運用中子散射技術去攻剋凝聚態物理中的一個個難題，例如，如何通過中子衍射來精確解析復雜晶體的結構，如何通過非彈性中子散射來研究材料的集體動力學，例如聲子譜和磁譜，從而理解材料的相變、導電性和磁性等關鍵性質。我尤其好奇，書中是否會包含一些具體的、具有曆史意義或前沿性的案例研究，來印證中子散射在理解高溫超導體、巨磁電阻材料、量子磁性材料等前沿領域的決定性作用。這本書，在我看來，是一份關於如何利用強大實驗手段揭示物質本質的百科全書。