THE OPTICS OF NANOMATERIALS

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出版者:
作者:Gavrilenko, Vladimir I.
出品人:
頁數:329
译者:
出版時間:
價格:1042.00元
裝幀:
isbn號碼:9789814241090
叢書系列:
圖書標籤:
  • 納米材料
  • 光學
  • 光子學
  • 納米光學
  • 材料科學
  • 物理學
  • 錶麵等離子體
  • 光學性質
  • 納米結構
  • 光譜學
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具體描述

經典力學:從牛頓到量子力學的橋梁 作者: [此處可填寫假定的作者姓名,例如:阿瑟·P·史密斯 / 維剋多·科瓦爾斯基] 齣版社: [此處可填寫假定的齣版社名稱,例如:普林斯頓大學齣版社 / 劍橋科學齣版] 頁數: 約 750 頁 裝幀: 精裝 --- 內容概述 《經典力學:從牛頓到量子力學的橋梁》是一部係統、深入探討經典力學基礎及其在現代物理學中地位的權威著作。本書旨在為物理學、工程學以及相關領域的學生和研究人員提供一個堅實、全麵的力學基礎,同時展示經典理論如何自然地演化並最終引導至相對論和量子力學的建立。 本書結構嚴謹,內容涵蓋瞭從伽利略和牛頓奠定的基礎,到拉格朗日和哈密頓方法的高度抽象和優雅錶達。全書不僅注重數學形式的推導和嚴謹性,更強調物理圖像的建立和對實驗現象的深刻理解。 --- 第一部分:牛頓力學的復興與擴展(第 1 章 - 第 5 章) 第 1 章:運動學基礎與參考係 本章從最基本的概念入手,定義瞭粒子、位移、速度和加速度。重點探討瞭慣性係與非慣性係,詳細分析瞭在鏇轉參考係中引入的虛擬力——科裏奧利力和離心力。通過大量實例,如拋體運動的精確解和鏇轉平颱上的物體運動,鞏固瞭對相對運動的理解。 第 2 章:牛頓定律的嚴格錶述 深入剖析牛頓三大定律的物理和哲學意義。特彆關注動量和衝量,以及在變質量係統(如火箭推進)中的應用。本章還涉及瞭經典力學中對“力”的理解——它是物體間相互作用的度量,並為後續的保守力和勢能概念做鋪墊。 第 3 章:功、能與守恒定律 功和動能的定義是本章的核心。係統地推導瞭動能定理,並在此基礎上引入瞭保守力、勢能函數和機械能守恒定律。通過考察彈性碰撞和非彈性碰撞,闡述瞭動量守恒在孤立係統中的普適性。本章的難點在於對非保守力(如摩擦力)做功的處理。 第 4 章:振動與波動的初步探索 本章專注於一維簡諧振動(SHM)——物理學中最基礎的周期性運動模型。詳細分析瞭阻尼振動和受迫振動,引入瞭特徵頻率、阻尼比和共振現象。通過對耦閤振子的分析,為嚮多自由度係統過渡埋下伏筆。 第 5 章:中心力與軌道動力學 集中討論引力等中心力場下的粒子運動。係統推導瞭開普勒定律,並利用角動量守恒精確描述瞭行星繞日軌道的橢圓、拋物綫和雙麯綫形狀。本章還討論瞭散射截麵的計算,是理解粒子間相互作用的關鍵。 --- 第二部分:變分原理與分析力學(第 6 章 - 第 10 章) 第 6 章:拉格朗日力學 這是全書的轉摺點。本章引入瞭變分法和最速降綫問題,確立瞭達朗貝爾原理。核心在於推導歐拉-拉格朗日方程,並將其應用於單擺、雙擺(作為復雜係統的初步案例)和電磁場中的帶電粒子。重點強調拉格朗日量 $L = T - V$ 的構造及其在約束係統中的優勢。 第 7 章:守恒量與諾特定理 深入探討拉格朗日力學與對稱性之間的深刻聯係。係統闡述瞭諾特定理,證明瞭係統時間平移對稱性導緻能量守恒,空間平移對稱性導緻動量守恒,空間鏇轉對稱性導緻角動量守恒。這為現代物理學中對稱性在守恒律中的核心地位奠定瞭基礎。 第 8 章:約束係統的處理與坐標選擇 詳細討論瞭完整約束和非完整約束。重點講解瞭如何使用廣義坐標(如歐拉角、剋魯斯坐標)來消除約束方程,從而簡化運動分析。本章為處理復雜機器人動力學和剛體運動提供瞭必備的數學工具。 第 9 章:哈密頓力學 從拉格朗日量齣發,通過勒讓德變換引入瞭相空間概念和哈密頓量 $H = sum p_i dot{q}_i - L$。推導瞭哈密頓正則方程。本章側重於相空間的幾何意義,以及哈密頓方程作為一階微分方程組的優越性。 第 10 章:泊鬆括號與正則變換 引入泊鬆括號,展示瞭它是如何提供一種不依賴於具體坐標錶示的守恒律檢驗方法。詳細討論瞭正則變換的性質,包括其生成函數。最後,展示瞭哈密頓力學如何直接導嚮量子力學中的對易關係。 --- 第三部分:剛體、連續介質與拓展(第 11 章 - 第 15 章) 第 11 章:剛體動力學 將力學從質點推廣到具有內部結構但形狀不可變的剛體。定義瞭轉動慣量張量,並推導齣歐拉方程來描述剛體的非慣性鏇轉。通過對陀螺運動的分析,展示瞭進動、章動等復雜現象的精確解釋。 第 12 章:微擾論與近似方法 在處理無法精確求解的係統時,微擾論是不可或缺的工具。本章詳細介紹瞭含時微擾和不含時微擾理論,包括能量和波函數的修正公式。通過處理受綫性勢場影響的振子問題,展示瞭如何從精確解齣發逼近復雜物理係統的行為。 第 13 章:連續介質力學導論 將概念擴展到無限多自由度的係統,即連續介質。本章側重於流體力學的基礎,推導瞭連續性方程和歐拉方程(無粘性流體),以及納維-斯托剋斯方程(粘性流體)。討論瞭流場的渦度、散度和伯努利原理。 第 14 章:經典場論與電動力學的拉格朗日描述 將力學擴展到場論的框架。展示如何使用場量和作用量來描述連續分布的物理量。以電磁場為例,推導瞭洛倫茲力及麥剋斯韋方程組的拉格朗日密度形式,為理解量子場論的結構奠定瞭經典基礎。 第 15 章:經典力學的極限與現代物理學的開端 本章是對全書的總結與展望。詳細分析瞭經典力學在高速(相對論效應)和微觀尺度(量子效應)下的失效。通過對黑體輻射和光電效應的曆史迴顧,清晰地勾勒齣經典力學框架如何被愛因斯坦的狹義相對論和普朗剋的量子假設所突破,從而指嚮瞭現代物理學的宏偉藍圖。 --- 本書特色 數學嚴謹性與物理直觀性的完美結閤: 每一推導都力求完整,同時配有豐富的物理圖像和注釋,避免將讀者睏在純粹的數學公式中。 從牛頓到哈密頓的邏輯演進: 讀者將清晰地看到,分析力學並非憑空齣現,而是對牛頓力學中約束和守恒問題進行係統化和抽象化的必然結果。 豐富的習題設計: 書末附有大量分級習題,從基礎概念驗證到涉及高級微擾和非綫性振動的挑戰性問題,旨在培養學生的獨立解決問題的能力。 跨學科視野: 深入探討瞭力學在經典場論、流體力學以及現代物理學起源中的關鍵作用,體現瞭經典力學作為物理學“基礎語言”的地位。

作者簡介

目錄資訊

讀後感

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用戶評價

评分☆☆☆☆☆

這本書的價值,我認為很大程度上體現在它對實驗技術與理論模型的融閤上。很多關於納米光學材料的著作往往偏嚮於純理論推導,或者隻停留在現象的描述,但《THE OPTICS OF NANOMATERIALS》顯然走得更遠。書中對角分辨透射譜(Angle-Resolved Transmission Spectroscopy)和近場掃描光學顯微鏡(NSOM)等先進錶徵手段的結果,是如何用來驗證和修正理論模型的,進行瞭詳盡的對比分析。我特彆關注瞭關於非綫性光學效應在半導體納米結構中的討論,作者不僅提供瞭必要的Kramers-Kronig關係的應用實例,還引用瞭最新的實驗數據來佐證高階非綫性吸收的機製。這種將“理論預測”與“實際觀測”並駕齊驅的處理方式,極大地增強瞭本書的可信度和實用性。對於那些緻力於開發新型傳感、成像和信息處理技術的團隊來說,這本書無疑是提升實驗設計精確度的重要參考。

评分☆☆☆☆☆

這本《THE OPTICS OF NANOMATERIALS》的問世,對於光學和材料科學領域的同仁來說,無疑是一場及時的思想盛宴。首先吸引我目光的是其宏大的敘事結構,作者似乎並未滿足於僅僅羅列公式和實驗數據,而是試圖構建一個跨越經典電磁學到量子力學的前沿理論框架,去解釋那些在微觀尺度下纔真正顯現的奇特光-物質相互作用。我尤其欣賞它對等離激元共振(Plasmon Resonance)現象的深入剖析,書中不僅清晰地闡述瞭其基本原理,更令人振奮的是,它將理論與最新的納米結構設計,比如錶麵等離激元光子學器件和超材料(Metamaterials)的實際應用緊密地結閤起來。閱讀過程中,我感覺自己仿佛跟隨一位經驗豐富的嚮導,穿梭於理論的迷宮,最終抵達實踐的高地。書中對不同尺寸效應(Size Effects)如何影響材料的光學響應,從量子點到納米綫陣列,都做瞭細緻入微的討論,這對於正在進行新型光電器件研發的工程師們來說,無疑是極具參考價值的寶典。它不僅僅是一本教科書,更像是一本激發創新靈感的工具箱。

评分☆☆☆☆☆

閱讀體驗上,這本書的排版和圖示質量也值得稱贊。在處理如菲涅爾公式的復雜矢量推導時,清晰的圖示能夠極大地減輕讀者的認知負擔,幫助我們直觀地理解光波在不同界麵上的偏振態和反射/透射行為。此外,書中在每章末尾精心設計的“思考題”和“延伸閱讀”部分,並非那些陳詞濫調的簡單迴顧,而是真正能夠激發進一步探索欲望的、具有挑戰性的問題,這對於指導研究生進行創新性研究具有不可替代的作用。總的來說,《THE OPTICS OF NANOMATERIALS》成功地在深度、廣度與實用性之間找到瞭一個近乎完美的平衡點。它不僅僅是一部工具書,更像是一份對納米尺度下光子學未來發展的路綫圖,激勵著我們去探索尚未被完全揭示的光學奧秘。

评分☆☆☆☆☆

坦白說,初次翻開這本書時,我對其內容的廣度感到一絲敬畏,但很快就被其邏輯的嚴密性和講解的清晰度所摺服。作者在處理復雜的傅裏葉光學變換和散射理論時,采取瞭一種層層遞進的教學方法,即便是相對陌生的讀者,也能通過書中的詳細推導步驟,逐步掌握核心概念。特彆是關於布拉格衍射和光子晶體結構中能帶理論的部分,作者巧妙地引入瞭類比和直觀的物理圖像,使得原本抽象的能帶結構變得觸手可及。這本書最讓我稱道的一點是,它沒有將“納米”視為一個孤立的尺寸標簽,而是將其置於一個更廣闊的物理背景下考察:如何利用限域效應(Confinement Effects)來“編程”材料的光學性質。這種深入本質的探討,使得書中的每一個章節都充滿瞭洞見,而非簡單的知識堆砌。對於希望從基礎物理學深入到應用光學的研究人員來說,這本書提供瞭一個堅實且富有啓發性的橋梁。

评分☆☆☆☆☆

當我以一個資深科研人員的視角審視這本書時,我發現它在材料體係的選擇上展現瞭極高的前瞻性。它不僅僅局限於傳統的貴金屬納米粒子,而是花費瞭大量篇幅探討瞭介電質納米結構、二維材料(如石墨烯和過渡金屬硫化物)的光學特性,以及腔量子電動力學(Cavity QED)在納米尺度下的新範式。這種對“後等離激元時代”的關注,意味著這本書的內容具有很強的生命力,能夠引導讀者跳齣已有的思維定式。例如,書中對於拓撲光子學與納米光學接口的討論,雖然篇幅相對精煉,但其指齣的未來研究方嚮卻極具啓發性。文字風格上,它保持瞭一種嚴謹而剋製的學術腔調,沒有過多渲染,卻字字珠璣,對於需要精確信息和深入理解的讀者來說,這種處理方式非常高效,能確保信息傳遞的準確無誤。

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