Electron Scattering pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:Kluwer Academic Pub

作者:Whelan, Colm T. (EDT)/ Mason, Nigel J. (EDT)

出品人:

頁數:0

译者:

出版時間:

價格:55.01

裝幀:HRD

isbn號碼:9780306487026

叢書系列:

圖書標籤:

• 物理學
• 電子散射
• 粒子物理學
• 量子力學
• 原子物理學
• 核物理學
• 散射理論
• 電動力學
• 實驗物理
• 高能物理

電子的奇妙旅程：深入解析物質的微觀結構與相互作用 圖書簡介 本書將帶領讀者穿越物質的微觀世界，深入探索電子在不同環境下的行為及其與物質相互作用的復雜機製。我們將聚焦於那些不涉及“電子散射”這一特定物理過程的領域，轉而關注電子的其它基本屬性、運動規律及其在現代科學與技術中的廣泛應用。 第一部分：電子的本質與量子世界的基礎 在本書的開篇，我們將迴歸到電子這一基本粒子的本源。我們將詳細闡述電子的基本屬性，包括其靜止質量、電荷、自鏇角動量及其在費米子分類中的地位。我們不會深入探討電子如何被束縛或如何被散射，而是著重於理解其內在的量子特性。 1.1 電子的波粒二象性與德布羅意關係 電子不僅是粒子，也是波。我們將用詳盡的數學推導和清晰的物理圖像，闡述德布羅意波長與電子動量之間的內在聯係。我們會展示如何利用這一概念來理解電子束的衍射現象（例如在晶體結構分析中的應用，但側重於波的特徵而非散射截麵）。我們將討論如何利用電子的波動性來設計高分辨率的電子顯微鏡，重點分析其成像原理，而非成像過程中電子束與樣品的相互作用細節。 1.2 電子的能級結構與原子模型 我們深入探討電子在原子核周圍的運動狀態。詳細介紹玻爾模型的成功及其局限性，隨後過渡到更精確的、基於薛定諤方程的量子力學模型。本書將花費大量篇幅分析氫原子和多電子原子的電子軌道、能級和電子排布。讀者將學習如何通過量子數來描述電子的完備狀態，理解電子雲的概率分布，以及不同電子層之間的能級躍遷（側重於吸收或發射光子，而非粒子間的碰撞）。 1.3 電子在周期性勢場中的運動 進入固體物理領域，我們將分析電子在晶格的周期性勢場中的行為。我們將詳細闡述布洛赫定理及其在理解電子帶結構中的核心地位。這部分內容將集中於能帶理論的構建，如何區分導體、半導體和絕緣體，並深入討論費米能級的概念。我們將討論電子在這些結構中的漂移運動和群速度，這些是描述電流傳導的基礎，與散射導緻的電阻效應的機製不同。 第二部分：電子在電磁場中的宏觀與微觀動力學 本部分將側重於電子在外部場作用下的動力學響應，不涉及電子與電子或電子與晶格的隨機碰撞。 2.1 洛倫茲力與電子迴鏇運動 我們將詳盡分析帶電粒子在均勻和非均勻靜電場與靜磁場中的運動軌跡。重點分析洛倫茲力如何導緻電子在磁場中做圓周運動或螺鏇運動。這些原理是迴鏇加速器、磁約束聚變裝置（如托卡馬剋）設計的理論基礎。我們將計算迴鏇頻率，並討論如何利用這一特性來探測等離子體中的電子密度。 2.2 電子束的聚焦與偏轉技術 在電子光學領域，本書將詳細介紹如何利用電磁透鏡（如靜電透鏡和磁透鏡）來精確控製電子束的路徑。我們將分析電子束的束流密度、束斑尺寸的理論極限，以及如何通過偏轉綫圈實現高速掃描。這些技術是掃描電子顯微鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（TEM）成像係統的核心，我們著重於光場的設計而非探測器對背散射電子的響應。 2.3 電子在真空中的熱發射與場緻發射 我們將探討電子如何脫離固體錶麵進入真空。詳細分析熱電子發射的理查森-杜什曼方程，理解溫度如何影響發射電流密度。隨後，我們介紹場緻發射（冷發射），分析在強電場作用下電子如何通過量子隧穿效應離開錶麵。這些機製是真空電子器件（如速調管、磁控管）工作的基礎。 第三部分：電子在半導體中的應用物理 本部分聚焦於電子在半導體材料中作為載流子的行為，以及如何利用這些行為創造現代電子器件。 3.1 載流子的産生與復閤 我們將分析半導體中本徵激發和雜質摻雜如何産生電子-空穴對。我們將詳細探討光照（光電效應）或熱激發如何使價帶電子躍遷到導帶，形成自由電子和空穴。隨後，我們將研究電子和空穴的復閤過程——包括直接復閤和通過缺陷的間接復閤，這些過程是發光二極管（LED）和太陽能電池光電流産生的基礎。 3.2 載流子的輸運與漂移電流 在沒有高能粒子碰撞乾擾的理想情況下，電子和空穴在電場驅動下的漂移運動是電流的主要來源。我們將定義電子和空穴的遷移率，並推導歐姆定律在半導體材料中的微觀形式。我們將對比N型和P型半導體的載流子特性，強調遷移率是描述宏觀導電性的關鍵參數。 3.3 PN結的形成與二極管特性 本書的最後一部分將深入剖析PN結的形成過程。我們將詳細分析空間電荷區（耗盡層）的建立，以及內建電場的形成。基於這些結構，我們將推導理想二極管的Shockley方程，解釋其單嚮導電特性、正嚮偏置下的電流增長和反嚮偏置下的截止現象。這些分析是所有現代半導體器件工作原理的基石，完全基於載流子的漂移和擴散，而非隨機碰撞導緻的能量損失。 通過對電子基本屬性、場中動力學、能帶結構以及半導體載流子輸運的深入剖析，本書為讀者構建瞭一個堅實的理論框架，用以理解和設計基於電子行為的先進技術。

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