Optical Properties of Solids pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Oxford Univ Pr

作者:Fox, Anthony Mark

出品人:

页数:320

译者:

出版时间:2001-11

价格:$ 90.40

装帧:Pap

isbn号码:9780198506126

丛书系列:

图书标签:

光学性质
固体物理
材料科学
光学
固态物理
光谱学
半导体
介电学
晶体光学
表面物理

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具体描述

The innovative text gives an introductory treatment of the optical properties of solids. The fundamental principles of absorption, reflection, luminescence and light scattering are discussed for a wide range of materials, including crystalline insulators and semiconductors, glasses, metals, and molecular materials. Classical and quantum models are used as appropriate, and the phenomena are well illustrated using recent experimental data. A particular feature is the inclusion of many new topics that have come to the fore in recent years and have not previously been covered in other solid state texts at this level. Examples include semiconductor quantum wells, organic semiconductors, vibronic solid state lasers and nonlinear optics. The book is primarily written for physicists, but it will also be useful for electrical engineers, materials scientists, and physical chemists. The subject material is developed in a tutorial style, and includes worked examples, exercises, and chapter summaries for revision.

好的，以下是一份关于一本名为《凝聚态物理的理论基础与前沿进展》的图书简介，该书内容不涉及《Optical Properties of Solids》中的光与物质相互作用的具体细节，而是专注于凝聚态系统的基本理论框架和新兴领域的探索。 --- 凝聚态物理的理论基础与前沿进展导言：跨越经典与量子的桥梁本书旨在为高等物理专业学生、研究人员以及对凝聚态物理有浓厚兴趣的工程师提供一个全面而深入的理论框架，用以理解凝聚态物质的集体行为和涌现特性。不同于侧重于特定现象（如光学响应）的专著，本书着重于构建理解复杂多体系统的核心数学工具和概念体系，涵盖了从基本晶格振动到拓扑量子现象的广泛领域。凝聚态物理是现代物理学的核心支柱之一，它处理的是由大量原子或电子在相互作用下形成的宏观物态。理解这些物质的性质，需要精妙地结合量子力学、统计物理学和材料科学的原理。本书的结构设计精巧，力求在严谨的理论推导和清晰的物理图像之间找到最佳平衡点，引导读者从微观的基本原理出发，逐步构建起对宏观现象的认识。第一部分：晶格动力学与电子能带结构本部分是理解所有固体物质的基础。我们将从晶格振动的经典描述开始，通过建立原子在周期性势场中的模型，引入晶体对称性的概念，这是理解固体性质的基石。 1.1 晶格振动与声子我们详细探讨了晶格的集体激发——声子。从一维原子链的线性响应理论出发，推导出布洛赫定理在晶格振动中的应用，即声子色散关系。随后，我们将深入研究三维晶格的声学支和光学支，并利用德拜模型和林德曼准则讨论晶格的热力学性质，包括比热容的温度依赖性以及晶格的零点能。重点在于理解声子如何作为准粒子参与能量和热量的输运。 1.2 电子的周期性势场：Bloch理论在量子力学框架下，电子在周期性晶格势场中的行为是凝聚态物理的核心。本书详细阐述了Bloch定理及其在能带结构计算中的应用。我们使用紧束缚近似（Tight-Binding Approximation）和晶格点阵方法来计算半导体和金属的能带结构，解释布里渊区的概念及其物理意义。 1.3 费米面与金属的性质对于金属系统，电子的性质由费米面主导。我们引入费米气体模型，计算费米能和电子的平均能量。更重要的是，我们分析了有效质量的概念，解释了电子如何响应外加电场，并在此基础上初步探讨了霍尔效应和磁阻的微观起源。第二部分：多体理论与电子相互作用孤立的电子模型是理想化的。在实际固体中，电子之间以及电子与晶格之间的相互作用是导致复杂物理现象（如超导、磁性）的根本原因。本部分聚焦于处理这些相互作用的理论工具。 2.1 微扰理论与量子场论的引入我们回顾并拓展了费曼图在多体系统中的应用，作为组织复杂微扰展开的强大工具。重点放在Hartree-Fock近似上，用于处理平均场效应，消除电子间的平均排斥作用，从而得到更精确的单粒子能谱。 2.2 准粒子概念与朗道理论理解复杂相互作用体系的关键在于准粒子概念。我们详细阐述了朗道费米液体理论，解释了在低温下，强相互作用的电子系统如何表现得像一个无相互作用的准粒子系统。这包括对准粒子寿命、有效质量重整化以及准粒子热容的分析。 2.3 关联效应：从 Hubbard 模型到 $t-J$ 模型为了描述电子间的强关联效应，本书引入了Hubbard 模型作为描述电子局域化和跳跃的简化模型。我们探讨了其在不同极限下的物理图像，并推导出$t-J$ 模型，该模型是理解高居里温度（$T_c$）超导性的重要理论起点。第三部分：有序态与相变凝聚态物理的魅力在于物质可以表现出丰富的宏观序态。本部分着眼于描述和分类这些有序态的理论。 3.1 统计力学与平均场理论我们利用平均场理论（Mean-Field Theory）来系统地处理相变问题。以伊辛模型（Ising Model）为例，推导出其临界温度和平均磁化强度的温度依赖性，并讨论了平均场理论的局限性，特别是其在临界指数上的不足。 3.2 动力学平均场理论与重整化群为了超越平均场理论的局限，本书引入了更高级的工具。重整化群（Renormalization Group, RG）方法被用来理解临界现象的普适性，并计算正确的临界指数。同时，我们介绍了动力学平均场理论（DMFT），它是处理局域强关联体系的现代方法，尤其在理解金属-绝缘体转变中至关重要。 3.3 结构有序与电子态的耦合我们考察了电子态与晶格形变之间的耦合，重点分析了Peierls 转变和Janus 效应，解释了电子结构如何驱动材料的相变，反之亦然。第四部分：拓扑凝聚态物理的前沿探索近年来，拓扑性质的引入彻底改变了我们对凝聚态物质的理解。本部分聚焦于超越传统能带理论的新兴领域。 4.1 拓扑不变量与边缘态本书系统地介绍了拓扑不变量的概念，解释了如何利用这些拓扑特征来分类能带结构。我们详细推导了Chern 数，并将其与量子霍尔效应（包括整数和分数）的物理图像联系起来。重点在于理解边界-体对应原理（Bulk-Boundary Correspondence），即拓扑体态如何保证无耗散的边缘态的存在。 4.2 拓扑绝缘体与半金属我们深入研究了二维拓扑绝缘体（Quantum Spin Hall Effect），利用Kramers 对和时间反演对称性来确定其拓扑性质。此外，本书还探讨了狄拉克半金属和外尔半金属，分析了它们的线性色散关系以及在磁场下的独特响应。 4.3 拓扑超导与马约拉纳费米子本部分将拓扑概念扩展到超导态。我们讨论了p波超导的可能性及其与马约拉纳费米子的关联。虽然马约拉纳费米子在实验中难以直接观测，但其在拓扑量子计算中的潜在应用是当前研究的热点，本书提供了必要的理论背景以理解其实验探测策略。总结与展望本书通过对多体理论、统计物理以及拓扑概念的系统阐述，为读者提供了一套强大的、跨越不同材料体系的通用分析工具。我们强调了理论建模在预测和解释新颖宏观现象中的核心作用。未来的凝聚态物理研究将继续聚焦于如何利用量子信息和机器学习等新技术来解决更复杂的强关联问题，以及如何工程化具有特定拓扑性质的新材料，以期在能源、计算和传感等领域实现技术飞跃。 ---