高等原子分子物理学

高等原子分子物理学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:科学
作者:徐克尊
出品人:
页数:432
译者:
出版时间:2011-3
价格:54.00元
装帧:
isbn号码:9787030171290
丛书系列:现代物理基础丛书
图书标签:
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具体描述

《普通高等教育十一五国家级规划教材•高等原子分子物理学》为《中国科学院研究生教学丛书》之一。它是在大学“原子物理”和“量子力学”基础上为原子分子物理有关专业的研究生开设的“高等原子分子物理学”课程的教材。主要内容包括原子物理学的主要研究内容、原子的激发态结构、分子的能级结构、谱线宽度和线形、激光和同步辐射光谱学、电子能谱学和电子动量谱学、其它一些重要研究手段等。《普通高等教育十一五国家级规划教材•高等原子分子物理学》以实验事实为基础,着重阐述物理概念和规律,力求说理清楚、重点突出、条理分明。既注重介绍原子分子物理学的基础知识,又重点介绍了近20年来原子分子物理学实验的研究前沿、主要进展,以及相关的技术基础。主要内容包括原子分子物理学的主要研究内容、原子分子的激发态结构、分子的能级结构、普线宽度和线形、激光和同步辐射光谱学、电子能谱学和电子动量谱学,以及其他的一些重要研究手段等。

宇宙之弦:从夸克到宇宙网的结构与动力学 书籍简介 本书将带领读者踏上一场跨越尺度、洞察物质基本构造与宇宙宏大图景的探索之旅。我们不关注原子内部的电子能级或分子间的相互作用,而是将目光投向物质存在的更深层结构——那些构成我们所见万物的基本粒子,以及它们如何在引力的主导下,编织出宇宙宏观的骨架。 《宇宙之弦:从夸克到宇宙网的结构与动力学》是一部综合性的物理学著作,旨在为具有一定基础的读者提供一个理解粒子物理学、场论、宇宙学以及广义相对论交汇点的全新视角。本书的叙事逻辑并非沿着经典物理学的脉络发展,而是从最微小的、无法被直接观测的尺度出发,逐步构建起描述宇宙演化的理论框架。 第一部分:基本粒子的编年史与标准模型的边界 本部分聚焦于粒子物理学的核心——标准模型(Standard Model)的结构及其背后的深刻物理学原理。我们深入剖析了夸克与轻子(Lepton)的性质,阐述了它们如何通过三种基本作用力(强核力、弱核力、电磁力)相互联系。 对称性与规范场论的基石: 我们详尽探讨了规范对称性在描述基本相互作用中的核心地位。从$ ext{U}(1)$电磁相互作用到$ ext{SU}(2)$弱相互作用以及$ ext{SU}(3)$强相互作用,本书将严格推导规范玻色子(光子、W和Z玻色子、胶子)的引入,并清晰解释希格斯机制如何赋予这些载力粒子质量,同时保留了规范不变性。这部分内容侧重于数学结构与物理图像的统一,而非原子或分子轨道理论的细节。 夸克禁闭与渐近自由: 我们详细分析了量子色动力学(QCD)的特性,尤其是强核力在高能下展现的“渐近自由”和在低能下导致的“夸克禁闭”现象。通过对微扰论和非微扰方法的比较,揭示了强相互作用的复杂性和独特性,这与分子间范德华力或化学键的性质截然不同。 超越标准模型的前沿: 尽管标准模型取得了巨大的成功,但本书并未止步于此。我们将探讨标准模型遗留的重大未解之谜,例如中微子的质量、暗物质和暗能量的存在性,以及引力在量子尺度下的缺失。这部分将介绍超对称理论(Supersymmetry)、大统一理论(GUTs)的基本构想,以及弦理论(String Theory)作为一种潜在的万有理论的数学框架。重点在于这些理论对基本粒子图景的潜在修正,而非原子能级的精确计算。 第二部分:时空几何与广义相对论的宏大叙事 本书的第二部分将视角拉升至宇宙尺度,探讨引力在描述物质分布和时空演化中的作用。我们假设读者已经熟悉经典力学,并将直接切入爱因斯坦的几何化引力理论。 黎曼几何与测地线方程: 我们将详细介绍描述弯曲时空所必需的数学工具——张量分析和黎曼几何。重点在于如何从度规张量(Metric Tensor)出发,定义曲率,并理解物质(能量-动量张量)如何决定时空的几何形状。我们将严格推导爱因斯坦场方程,并讨论其在弱场近似下如何退化为牛顿引力定律。 黑洞的物理与信息悖论: 黑洞是广义相对论最极端的预言。本书将深入探讨史瓦西、克尔等解的物理意义,计算事件视界和奇点的特性。我们还会讨论霍金辐射的半经典推导,并聚焦于黑洞信息悖论这一前沿课题,即信息在黑洞蒸发过程中是否真的丢失,这直接触及了量子理论与引力理论的根本冲突。 宇宙学原理与弗里德曼方程: 在宇宙学部分,我们将引入宇宙学原理(均匀性和各向同性假设),并使用FLRW度规来描述膨胀的宇宙。我们将推导弗里德曼方程组,分析不同形式的物质和能量密度(包括辐射、普通物质、真空能)对宇宙膨胀历史的影响,并解释哈勃常数、宇宙年龄之间的关系。 第三部分:结构形成与暗物质动力学 第三部分将粒子物理学与广义相对论的理论框架结合起来,解释宇宙中宏观结构的起源和演化,特别是引入了暗物质的必要性。 早期宇宙的相变: 我们将追溯宇宙诞生后的极早期历史,包括暴胀(Inflation)理论——它如何解决视界问题和磁单极子问题,并如何可能产生早期宇宙的微小密度涨落。随后,我们将描述夸克-胶子等离子体的冷却、核合成(BBN)的精确过程,以及宇宙微波背景(CMB)的形成。这些过程的动力学与原子或分子内部的平衡态描述完全不同。 暗物质的引力证据与候选者: 本部分的核心在于阐述暗物质的不可或缺性。我们将分析星系旋转曲线、引力透镜效应和宇宙大尺度结构(如星系团和纤维结构)的观测证据,证明标准模型的粒子无法解释这些引力效应。随后,我们将详细介绍主流的暗物质候选者(如WIMPs, 轴子)的理论特性,并回顾目前正在进行的直接和间接探测实验的物理基础和局限性。 从涨落到大尺度结构: 我们将使用线性微扰理论来描述初始的量子涨落如何被引力放大,形成星系和星系团的层次结构。重点在于冷暗物质(CDM)模型如何成功地模拟了宇宙网的形成,包括暗物质晕的结构和重子物质的吸积过程。 本书的特点 本书的叙述风格严谨而富有洞察力,力求在保持物理严谨性的同时,避免冗余的数学细节,将重点放在概念的构建和物理思想的交融上。它侧重于描述物质在基本尺度上(夸克、规范玻色子)的行为,以及在最大尺度上(时空、暗物质晕)的动力学规律。本书完全回避了对电子壳层、分子轨道计算、化学反应动力学以及凝聚态物理中晶格振动等传统“高等原子分子物理学”范畴内的主题的探讨。它是一部关于宇宙的骨架和基本构成要素的专著。

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读后感

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用户评价

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阅读这本书的过程,更像是在进行一场思维的冒险。作者在引入每一个新概念时,都非常注重其历史发展脉络和与其他物理分支的联系,这使得我对原子分子物理学不再是孤立地看待,而是将其置于整个物理学的大图景中去理解。例如,在讲解光谱学时,书中详细介绍了不同类型的原子和分子光谱,以及它们如何被用来研究物质的成分、结构和动力学过程,这让我联想到天文学中利用恒星光谱分析其组成和运动的场景,这种跨领域的共鸣感非常棒。而且,作者在论述一些前沿问题时,也保持着一种审慎的态度,既不夸大其词,也为读者指明了未来的研究方向。书中对一些复杂现象的解释,比如超快动力学、量子相干性等,虽然涉及的数学工具比较高级,但通过引入生动的比喻和图示,大大降低了理解的门槛。读完这本书,我感觉自己对原子和分子的认识,已经从“是什么”上升到了“为什么”和“如何做”的层面,这是一种非常宝贵的进步。

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这本书确实为我打开了一个全新的视角。我之前对原子和分子的研究只停留在非常基础的层面,比如知道电子绕着原子核转,分子是由原子组成的。但《高等原子分子物理学》这本书,让我看到了这个领域的深度和广度。它不仅仅是描述结构,更是深入探讨了那些微观粒子之间错综复杂的相互作用,以及这些相互作用如何决定了物质的宏观性质。我特别喜欢其中关于量子力学在原子分子系统中的应用的章节,那些复杂的方程和概念,通过作者细致入微的解释,竟然变得不再那么遥不可及。书中引用的各种实验数据和理论模型,也都让人感觉非常扎实,不是空穴来风的理论。虽然有些地方我还需要反复阅读才能完全消化,但整体而言,这本书极大地激发了我对这个领域的兴趣,让我开始思考,原来我们身边习以为常的物质,背后竟然蕴含着如此精妙的物理原理。这本书绝对是想要深入了解原子分子物理学的读者不容错过的一本佳作。

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这本书的阅读体验,可以用“渐入佳境”来形容。起初,一些关于量子力学基础的章节,虽然我有所了解,但作者的讲解角度又给了我新的启发。他不仅仅是在重复已知,更是在强调那些容易被忽略的细微之处,以及它们如何对后续的原子分子物理学理论产生深远影响。随着阅读的深入,进入到对原子分子光谱、电子结构、能量转移等章节时,我更是感到豁然开朗。书中对各种理论模型的建立和应用,以及对实验结果的解释,都显得非常到位。例如,关于分子振动和转动能级的计算,以及它们如何与红外和微波光谱联系起来,让我对分子的结构有了更直观的认识。这本书的文字风格非常沉稳,但字里行间又透露出对科学的热情,让我感受到作者在编写这本书时所付出的心血。它不仅仅是一本教科书,更像是一位经验丰富的学者在娓娓道来,引导我去探索原子分子物理学的奥秘。

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这本书以其严谨的逻辑和清晰的表述,为我提供了一个系统学习高等原子分子物理学的坚实基础。一开始,我被书中关于量子态的演化和相互作用的描写所吸引。作者通过对哈密顿量的详细推导和对各种微扰理论的解释,让我理解了为什么原子和分子会表现出如此多样化的光谱和反应。让我印象深刻的是,书中不仅仅局限于理论的阐述,还结合了大量的实验案例,比如激光冷却和囚禁技术,以及它们在原子钟和量子计算领域的应用。这些实际的应用场景,让理论不再显得枯燥,而是充满了现实意义。我尤其赞赏作者在讲解一些复杂的量子现象时,能够循序渐进,从基本原理出发,逐步深入,使得读者能够逐步建立起对这些概念的理解。即使是对于一些我之前从未接触过的领域,如多体量子动力学,书中也提供了足够的信息和思路,让我能够对其有一个初步的认识,并激起了进一步探索的欲望。

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我曾以为原子分子物理学仅仅是关于电子、质子和中子的排列组合,但《高等原子分子物理学》彻底颠覆了我的认知。这本书让我看到了一个更为动态和复杂的微观世界。作者对原子和分子在不同环境下的行为,例如在强激光场中的响应,在凝聚相中的相互作用,以及在化学反应中的动力学过程,都进行了深入浅出的分析。我特别喜欢关于分子动力学模拟的部分,书中介绍的各种计算方法和模拟技术,让我得以窥见科学家们如何通过计算机来“观察”和预测微观粒子的运动轨迹和反应过程,这是一种令人兴奋的探索方式。此外,书中对量子信息科学与原子分子物理学交叉领域的讨论,也让我看到了这个学科的未来发展潜力。虽然有些章节的数学推导非常详尽,需要花费一定的时间去理解,但这种深度和广度,正是这本书的价值所在,它让我看到了一个充满活力的、不断发展的科学前沿。

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