對稱和凝聚態物理中的計算方法 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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美巴塔努尼 著

圖書標籤:

• 凝聚態物理
• 計算物理
• 對稱性
• 量子力學
• 固體物理
• 從頭算
• 密度泛函理論
• 濛特卡洛方法
• 數值方法
• 多體問題

店鋪： 悅讀時代圖書專營店

齣版社： 世界圖書齣版公司

ISBN：9787510042812

商品編碼：28279241292

包裝：平裝

齣版時間：2012-03-01

基本信息

書名：對稱和凝聚態物理中的計算方法

定價：165.00元

作者：(美)巴塔努尼

齣版社：世界圖書齣版公司

齣版日期：2012-03-01

ISBN：9787510042812

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：1.580kg

編輯推薦

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內容提要

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　　本書與其它傳統著作不同，巴塔努尼編著的《對稱和凝聚態物理學中的計算方法》係統地介紹瞭現代物理學中三個非常重要的主題：對稱、凝聚態物理和計算方法以及它們之間的有機聯係。本書展示瞭如何有效地利用群論來研究與對稱性有關的實際物理問題，首先介紹瞭對稱性，進而引入群論並詳細介紹瞭群的錶示理論、特徵標的計算、直積群和空間群等，然後講解利用群論研究固體的電子性質以及錶麵動力學特性，此外還包括群論在傅立葉晶體學，準晶和非公度係統中的高級應用。本書包括大量的mathematica示例程序和150多道練習，可以幫助讀者進一步理解概念。本書是凝聚態物理，材料科學和化學專業的研究生的理想教材。

目錄

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preface
1 symmetry and physics
1.1 introduction
1.2 hamiltonians, eigenfunctions, and eigenvalues
1.3 symmetry operators and operator algebra
1.4 point-symmetry operations
1.5 applications to quantum mechanics
exercises
2 symmetry and group theory
2.1 groups and their realizations
2.2 the symmetric group
2.3 putational aspects
2.4 classes
2.5 homomorphism, isomorphism, and automorphism
2.6 direct- or outer-product groups
exercises
3 group representations: concepts
3.1 representations and realizations
3.2 generation of representations on a set of basis functions
exercises
4 group representations: formalism and methodology
4.1 matrix representations
4.2 character of a matrix representation
4.3 burnside's method
exercises
putational projects
5 dixon's method for puting group characters
5.1 the eigenvalue equation modulo p
5.2 dixon's method for irreducible characters
5.3 puter codes for dixon's method
appendix 1 finding eigenvalues and eigenvectors
exercises
appendix 2
putation project
6 group action and symmetry projection operators
6.1 group action
6.2 symmetry projection operators
6.3 the regular projection matrices: the simplecharacteristic
exercises
7 construction of the irreducible representations
7.1 eigenvectors of the regular rep
7.2 the symmetry structure of the regular rep eigenvectors
7.3 symmetry projection on regular rep eigenvectors
7.4 puter construction of irreps with ds ]1
7.5 summary of the method
exercise
8 product groups and product representations
8.1 introduction
8.2 subgroups and cosets
8.3 direct outer-product groups
8.4 semidirect product groups
8.5 direct inner-product groups and their representations
8.6 product representations and the clebsch-gordan series
8.7 puter codes
8.8 summary
exercises
9 induced representations
9.1 introduction
9.2 subduced reps and patibility relations
9.3 induction of group reps from the irreps of its subgroups
9.4 irreps induced from invariant subgroups
9.5 examples of irrep induction using the method oflittle-groups
appendix frobenius reciprocity theorem and other usefultheorems
exercises
10 crystallographic symmetry and space-groups
10.1 euclidean space
10.2 crystallography
10.3 the perfect crystal
10.4 space-group operations: the seitz operators
10.5 symmorphic and nonsymmorphic space-groups
10.6 site-symmetries and the .wyckoff notation
10.7 fourier space crystallography
exercises
11 space-groups: irreps
11.1 irreps of the translation group
11.2 induction of irreps of space-groups
exercises
12 time-reversal symmetry: color groups and the onsagerrelations
12.1 introduction
12.2 the time-reversal operator in quantum mechanics
12.3 spin-l/2 and double-groups
12.4 magic and color groups
12.5 the time-reversed representation: theory ofcorepresentations
12.6 theory of crystal fields
12.7 onsager reciprocity theorem (onsager relations) and transportproperties
exercises
13 tensors and tensor fields
13.1 tensors and their space-time symmetries
13.2 construction of symmetry-adapted tensors
13.3 description and classification of matter tensors
13.4 tensor field representations
exercises
14 electronic properties of solids
14.1 introduction
14.2 the one-electron approximations and self-consistent-fieldtheories
14.3 methods and techniques for band structure calculations
14.4 electronic structure of magically ordered systems
appendix i derivation of the hartree-fock equations
appendix 2 holstein-primakoff (hp) operators
exercises
15 dynamical properties of molecules, solids, and surfaces
15.1 introduction
15.2 dynamical properties of molecules
15.3 dynamical properties of solids
15.4 dynamical properties of surfaces
appendix 1 coulomb interactions and the method of ewaldsummation
appendix 2 electronic effects on phonons in insulators andsemiconductors
exercises
16 experimental measurements and selection rules
16.1 introduction
16.2 selection rules
16.3 differential scattering cross-sections in the bornapproximation
16.4 light scattering spectroscopies
16.5 photoemission and dipole selection rules
16.6 neutron and atom scattering spectroscopies
exercises
17.1 phase transitions and their classification
17.2 landau theory of phase transitions: principles
17.3 construction and minimization techniques for △φ
exercises
18 inmensurate systems and quasi-crystals
18.1 introduction
18.2 the concept of higher-dimensional spaces: superspaces andsuperlattices
18.3 quasi-crystal symmetry: the notion of indistinguishability andthe clossification of space-groups
18.4 two-dimensional lattices, cyclotomic integers, and axialstacking
bibliography
references
index

作者介紹

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文摘

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序言

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好的，這是一份關於一本名為《電磁場理論與應用》的圖書簡介。 --- 圖書簡介：《電磁場理論與應用》 作者： [此處可填寫作者姓名] 齣版社： [此處可填寫齣版社名稱] 齣版時間： [此處可填寫齣版時間] 定價： [此處可填寫定價] 內容概述 本書係統、深入地闡述瞭經典電磁場理論的基本原理、數學工具及其在工程科學中的廣泛應用。全書結構嚴謹，邏輯清晰，旨在為讀者提供一個堅實的電磁場基礎，並使其能夠熟練運用相關知識分析和解決實際工程問題。本書不僅涵蓋瞭麥剋斯韋方程組的建立、微分形式和積分形式的推導及其物理意義，還重點講解瞭在不同介質條件和邊界條件下的靜電場、靜磁場、時變場以及電磁波的傳播與輻射問題。 核心章節與重點內容 第一部分：靜電場基礎 本部分從庫侖定律齣發，係統介紹瞭電荷的分布、電場強度和電勢的概念。重點闡述瞭電場的有源性與無鏇性，以及電場的積分形式和微分形式的錶述。通過高斯定律的深入分析，讀者將掌握在各種對稱性情況下計算電場的有效方法。本書詳述瞭靜電場的邊界條件，並引入瞭電位移矢量和電介質的概念，解釋瞭極化現象及其對場分布的影響。電勢方程（泊鬆方程和拉普拉斯方程）的推導及其在求解復雜靜電場問題中的應用是本部分的難點和重點。我們還將探討導體、絕緣體等特殊材料在靜電場中的行為。 第二部分：靜磁場基礎 本部分聚焦於電流産生的磁場。從畢奧-薩伐爾定律齣發，詳細討論瞭電流元産生的磁場，並運用安培環路定律對具有高度對稱性的靜磁場進行計算。本書強調瞭磁感應強度和磁場強度（$mathbf{H}$）的概念，並引入瞭磁介質的磁化強度。通過磁場的無源性與有鏇性，係統推導瞭磁場的嚮量勢，並討論瞭磁場的邊界條件。特彆地，本書詳細分析瞭磁體的磁化模型及其對磁場分布的影響，為理解電磁感應現象奠定瞭基礎。 第三部分：時變場與麥剋斯韋方程組 這是全書的核心部分。本部分首先引入法拉第電磁感應定律，解釋瞭電場（渦鏇場）的産生機製。隨後，結閤安培環路定律對位移電流的引入，完整地構建瞭麥剋斯韋方程組的微分形式和積分形式。本書對麥剋斯韋方程組的物理意義進行瞭深入剖析，強調瞭其作為電磁現象基本規律的統一性。在介紹完方程組後，本書探討瞭能量守恒（坡印亭定理）和動量守恒在電磁場中的體現，這是理解電磁波傳播特性所必需的理論基礎。 第四部分：電磁波的傳播與輻射 基於麥剋斯韋方程組，本部分推導瞭無源均勻介質中的標量和矢量波動方程，並首次導齣瞭電磁波的解析解——平麵波。詳細討論瞭平麵波在不同傳播介質（真空、導體、損耗性介質）中的傳播特性，包括衰減常數、相速、波阻抗等關鍵參數。針對導波問題，本書深入分析瞭平行闆波導、圓波導中的橫電波（TE）、橫磁波（TM）和橫電磁波（TEM）的模式特性、截止頻率和傳輸損耗。此外，本部分還引入瞭天綫理論的基礎概念，如電偶極子和磁偶極子的輻射場，幫助讀者建立電磁波輻射的直觀認識。 第五部分：邊界條件與應用方法 本部分迴歸到解決實際工程問題的數學工具。詳細討論瞭電磁場在導體、介質分界麵上的精確邊界條件，這些條件是求解各種電磁散射、反射和摺射問題的關鍵。本書還專門介紹瞭幾種重要的場求解方法，包括分離變量法在直角坐標係、柱坐標係和球坐標係下的應用，以及格林函數法在解決非齊次麥剋斯韋方程組中的應用。這些方法論的介紹，極大地增強瞭讀者運用理論分析復雜電磁結構的能力。 本書特色與適用對象 理論深度與工程實踐的完美結閤： 本書在嚴格的數學推導基礎上，始終強調物理圖像的建立。每一個理論模型的引入都緊密聯係其在實際工程，如電磁兼容性（EMC）、微波工程、光縴通信等領域中的應用背景。 詳盡的數學推導與豐富的圖示： 書中包含瞭詳盡的矢量分析工具、復數錶示法和偏微分方程求解過程，確保讀者能夠完全掌握從基本定律到最終解的每一步。同時，大量精心繪製的物理圖示和矢量圖，幫助讀者建立三維空間中場分布的直觀感受。 問題導嚮的學習設計： 每章末尾均設有大量的習題，從基礎概念鞏固到復雜的工程應用分析，難度梯度閤理，有利於讀者檢驗學習效果，提升獨立解決問題的能力。 適用對象： 高等院校電子信息工程、通信工程、物理學、應用物理學等專業的高年級本科生和研究生。 從事電磁兼容、微波技術、天綫設計、雷達係統等領域的研究人員和工程技術人員。 需要係統迴顧和深入理解經典電磁場理論的工程師和科研工作者。 通過係統學習本書內容，讀者將不僅能理解電磁現象背後的深刻物理規律，更能掌握在現代高科技領域中不可或缺的電磁場分析技能。

評分☆☆☆☆☆

從整體閱讀體驗來看，這本書的價值遠超齣瞭其作為一本專業參考書的範疇。它成功地將兩個在傳統教育中常被割裂的領域——高度抽象的對稱性理論和具體可操作的計算技術——編織成瞭一個統一的知識體係。我特彆欣賞作者在不同章節間建立的隱性聯係：一個在第一部分通過群論建立起來的對稱性分類，如何在緊束縛模型（Tight-binding）的構建中被巧妙地利用，從而極大地簡化瞭計算的復雜度。這種貫穿始終的“數學服務於物理直覺”的理念，使得原本枯燥的計算步驟充滿瞭邏輯上的美感。我感覺自己不是在學習一套孤立的工具，而是在掌握一種看待和解決物理問題的全新視角。如果硬要挑剔，我認為某些關於大數據處理和並行計算的最新發展，可能還未完全納入，但鑒於物理理論的更新速度，這可以理解。這本書無疑是我書架上，會時不時被取下，並仔細研讀的經典之作。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計非常吸引眼球，那種深邃的藍色調和幾何圖形的組閤，一下子就讓人感覺到瞭物理世界的嚴謹與美感。我本來對理論物理瞭解不多，更多的是偏嚮實驗操作，但看到這本書的名字，還是忍不住想深入瞭解一下。初翻目錄，發現它涉及的知識點非常廣博，從基礎的群論概念到具體的數值模擬技術，似乎都有涉獵。我個人比較感興趣的是關於對稱性在材料性質中扮演的關鍵角色，比如晶體結構和能帶結構。作者在引言部分對這個主題的宏觀敘述，沒有采用那種枯燥的數學推導開場，而是用非常生動的語言闡述瞭對稱性如何“隱藏”在自然界的各種現象背後，這對我這個初學者來說，是一個極好的切入點。那種感覺就像是打開瞭一扇通往微觀世界的窗戶，雖然很多細節還需要時間去消化，但至少從直覺上就被這種內在的和諧感所吸引住瞭。這本書的排版清晰，圖錶製作精良，即使是復雜的數學公式，也能在清晰的上下文語境中得到解釋，這極大地降低瞭閱讀的門檻。我期待後續章節能更深入地講解如何將這些理論工具應用到實際的凝聚態係統模擬中去。

評分☆☆☆☆☆

我主要關注的是數值模擬和計算方法這一塊內容，畢竟在現代物理研究中，實驗和理論的橋梁往往就是強大的計算工具。這本書在這方麵的論述非常實用和詳盡，特彆是它對密度泛函理論（DFT）的各種近似方法進行瞭非常細緻的對比分析，包括它們的收斂速度、計算成本以及在處理強關聯體係時的局限性。作者沒有簡單地羅列算法，而是深入剖析瞭每種方法的數學基礎和物理假設，這一點非常關鍵，因為選擇錯誤的近似方法可能會導緻完全錯誤的物理結論。書中給齣的僞代碼和算法流程清晰明瞭，我嘗試著根據書中的描述，用Python復現瞭一個簡單的兩體哈密頓量的對角化過程，結果非常成功，這極大地增強瞭我對書中內容的信心。雖然這本書沒有直接提供成熟的商業軟件操作指南，但它提供的底層原理，纔是構建任何先進模擬代碼的基石。對於想要從“使用者”轉變為“開發者”的計算物理學生來說，這部分內容簡直是金礦。

評分☆☆☆☆☆

這本書的深度和廣度讓人印象深刻，但坦白說，它更像是一部為已經有一定基礎的物理專業人士準備的“進階指南”，而不是給普通愛好者入門的讀物。我對其中關於拓撲絕緣體部分的論述尤其感興趣，作者在處理這些前沿課題時，保持瞭一種極其審慎和嚴謹的態度。例如，在討論布洛ೇನೆ菲爾德（Berry phase）時，書中沒有滿足於給齣標準定義，而是追溯瞭其在不同物理情境下的演化和泛化，這體現瞭作者深厚的學術功底。然而，對於像我這樣主要在經典力學和電動力學領域摸爬滾打的讀者來說，要跟上其在高等綫性代數和抽象代數上的跳躍速度，確實需要花費大量時間進行“查漏補缺”。我不得不經常停下來，翻閱旁邊的參考書來復習那些矩陣群和李代數的性質，纔能真正理解作者是如何用對稱性來對哈密頓量進行分類和簡化。如果說有什麼美中不足，那就是某些關鍵的物理圖像的建立，可能還需要更多的示意圖來輔助理解，畢竟純粹的符號操作有時會讓人迷失在數學的迷宮中。

評分☆☆☆☆☆

這本書的寫作風格非常獨特，它似乎在刻意避免那種過於“教科書化”的刻闆敘事。我注意到作者在章節的過渡和概念的引入上，常常采用一種近乎“哲學思辨”的方式來引導讀者思考物理問題的本質。比如，在講解能帶理論的周期性邊界條件時，作者沒有直接拋齣布洛赫定理，而是先探討瞭“無窮大”和“有限係統”在量子描述中的差異，這種鋪墊讓最終結論的得齣顯得水到渠成，而非突兀的灌輸。這種敘事策略對於培養讀者的物理直覺非常有益，它鼓勵我們去質疑已有的框架，而不是盲目接受。不過，這種風格也帶來瞭一個小小的挑戰：對於一些需要快速掌握核心公式的讀者來說，可能需要花更多時間去提煉齣重點。我個人非常欣賞這種慢熱型的講解方式，它讓我感覺自己是在和一位經驗豐富的導師進行對話，而不是在被動地接收信息。整體來看，這本書的學術品味很高，它不僅僅是在傳授知識，更是在傳承一種嚴謹的科學探究精神。