Photoacoustic, Photothermal and Photochemical Processes in Gases (Topics in Current Physics) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

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页数:0

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出版时间:1989-09

价格:USD 69.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780387513928

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图书标签:

• 光声效应
• 光热效应
• 光化学
• 气体物理
• 光谱学
• 激光物理
• 分子物理
• 热力学
• 量子化学
• 气体动力学

光声、光热与光化学气体过程：物理学前沿探索 本书将带领读者深入探索气体系统中由光激发的各种相互作用过程，聚焦于光声（photoacoustic）、光热（photothermal）和光化学（photochemical）三大关键领域。这些领域的研究不仅是理解气体动力学、能量转化和物质反应机制的基础，更在环境监测、医学诊断、材料科学以及能源开发等多个应用领域展现出巨大的潜力。本书旨在为相关领域的研究人员、工程师及高年级本科生和研究生提供一个全面、深入且具有前瞻性的学术参考。 光声效应：探测与成像的无声之语 光声效应，作为本书的首个核心议题，揭示了光与物质相互作用后产生的声学信号。当光脉冲照射到气体样品时，气体中的分子会吸收光能，随后发生非辐射弛豫，将吸收的能量转化为热能，导致局部温度升高和压强变化。这种压强变化以声波的形式向外传播，便形成了光声信号。本书将详细阐述光声效应的产生机理，包括吸收光谱、能量传递路径、热扩散以及声波的产生与传播等基本物理过程。 在光声光谱学部分，我们将深入探讨如何利用光声信号来分析气体的成分和浓度。与传统的透射式光谱测量方法相比，光声光谱法具有无需样品制备、对样品状态要求低、高灵敏度、高选择性等显著优势。本书将详细介绍不同类型的光声探测器（如麦克风、光声电池等）及其工作原理，并重点阐述光声光谱测量技术在气体痕量分析中的应用，例如环境污染物（如CO、NOx、SO2、挥发性有机物）的监测，以及呼吸气体分析在疾病诊断中的应用。 此外，本书还将详细介绍光声成像技术。通过扫描光源或探测器，并对不同位置产生的光声信号进行采集和重构，可以获得气体的空间分布信息，甚至实现对微小气泡或特定气体的三维成像。我们将探讨光声成像的分辨率、探测深度及其在气体泄漏检测、流场可视化以及生物医学成像等领域的最新进展。 光热效应：能量传输与动力学调控的焦点 光热效应是光能转化为热能并在气体中扩散和传递的过程。与光声效应中声波的产生不同，光热效应更侧重于温度场的演变和热量的输运。本书将详细阐述光热过程的物理基础，包括光吸收引起的气体温度升高、热传导、对流以及辐射传热等机制。我们将分析不同气体介质的光吸收特性（如在红外区域的吸收）对光热效应的影响。 在光热测量技术方面，本书将介绍利用光热效应来探测气体性质的方法。例如，光热反射光谱法利用光加热引起的表面温度变化，通过测量反射光强度的变化来获得气体的吸收信息。光热激光诱导荧光（LIPF）技术则利用光热效应加热激发荧光，通过探测荧光信号的变化来分析气体。这些技术在高灵敏度气体探测和表面物理化学研究中发挥着重要作用。 更进一步，本书将深入探讨光热效应在气体动力学研究中的应用。精确控制局部光照可以产生局部温度梯度，从而驱动气体的宏观流动，形成光热对流。我们将分析不同光照模式（如激光束聚焦、扫描等）下产生的复杂流场，并讨论其在微流控器件、气体混合以及等离子体物理等领域的潜在应用。 光化学效应：反应路径与分子转化的催化者 光化学效应是气体分子吸收光能后发生化学反应的过程。这是本书的第三个重要主题，它涉及到光子能量如何被用来打破化学键、激发分子态、生成自由基或离子，并最终引发一系列复杂的化学转化。本书将系统地介绍光化学反应的基本原理，包括光吸收截面、量子产率、光敏化反应以及光解动力学等。 我们将重点分析各种气体分子（如O2、N2、CO2、H2O、CH4等）在不同波长光照下的光化学行为。例如，臭氧（O3）的光解在平流层臭氧层的形成和破坏过程中起着至关重要的作用。紫外光照射下的水蒸气分解会产生羟基自由基（•OH），这是大气化学中非常重要的氧化剂。本书将详细探讨这些以及其他关键光化学反应的机理、反应速率和产物分布。 在光化学应用方面，本书将详细介绍光催化在气体处理和能源转化中的作用。利用光催化剂（如TiO2），可以在光照下促进气体污染物的分解（如VOCs、NOx）或将CO2转化为有用的化学品（如CO、CH4、甲醇）。我们将深入探讨光催化剂的结构、形貌对其光催化活性的影响，以及不同光照条件（如紫外光、可见光）下的反应效率。 此外，本书还将介绍光化学技术在气体传感、光化学合成以及等离子体产生等领域的应用。例如，通过光化学方法产生高活性自由基，可以用于清洁能源相关的气体转化研究。 相互作用与前沿展望 本书的独特之处在于，它不仅分别探讨了光声、光热和光化学这三个过程，更强调了它们之间的相互作用和耦合。例如，光化学反应的发生往往伴随着能量的释放或吸收，这会引起局部温度变化（光热效应）和压强变化（光声效应）。反之，光热效应产生的温度升高会影响光化学反应的速率和产物分布。而光声效应产生的声波也可以影响反应区域的气体动力学，进而影响反应进程。本书将通过具体的案例研究，深入剖析这些耦合效应的物理和化学机制。 最后，本书将对这些领域未来的发展趋势和潜在的突破方向进行展望。包括： 更高灵敏度、更高分辨率的光声/光热探测技术：例如，利用量子传感器或超快激光技术提升探测精度。 可调谐、高效的光化学催化剂：开发能够利用可见光或近红外光高效催化反应的新型材料。 光声/光热/光化学耦合在新型能源器件中的应用：如光热催化制氢、光声驱动的微反应器等。 与人工智能（AI）和机器学习（ML）的融合：利用AI/ML加速光物理化学过程的建模、预测和优化。 在复杂体系中的应用：将这些技术扩展到更复杂的混合气体体系、纳米结构表面以及生物环境中。 本书力求语言清晰，论证严谨，图文并茂，旨在为读者提供一个系统、全面的学习平台，激发读者在这些充满活力的物理化学交叉领域进行深入探索和创新研究。

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我本指望这本书能为我提供一个关于光声、光热与光化学在气体中相互作用的全面综述，结果却发现它在关键的实验技术描述上敷衍了事。比如，关于高灵敏度光声探测器的最新进展，书中只用了一段话带过，甚至没有提及任何具有代表性的现代设计方案，这对于一个声称是“当代物理学主题”的书籍来说是不可原谅的疏漏。同样地，在光化学反应动力学这块，作者似乎沉迷于一些非常早期的理论模型，对于近年来利用超快激光技术实现的非平衡态过程的最新发现几乎只字未提。我试图从中寻找一些关于特定分子体系（比如NO2或O3）在不同波长激发下的量子产率数据，但这些数据点散落在不同的章节里，而且相互矛盾之处也未得到合理的解释或修正。总而言之，这本书的知识体系结构严重滞后于当前领域的前沿进展，对于希望紧跟研究热点的读者来说，价值极其有限，更像是一部十年前的文献汇编。

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这本书的装帧和排版简直是灾难，纸张质量粗糙得让人怀疑是不是盗版印刷。更要命的是，内容组织毫无逻辑可言，仿佛是把几篇不相关的博士论文强行拼凑在一起。我花了好大力气才翻到关于光谱学分析的那一小节，结果里面的图表标注模糊不清，很多关键的实验参数缺失，完全无法用于实际研究。读起来感觉就像在迷宫里摸索，每翻一页都要重新适应作者跳跃性的思维模式。作者似乎对读者的背景知识抱有不切实际的期望，充斥着大量只有行家才能理解的行话，却又缺乏必要的背景铺垫来解释这些术语的来龙去脉。特别是关于气体动力学的部分，阐述得极其晦涩，我甚至怀疑作者本人是否真正理解了自己写下的公式。这本书与其说是“主题深入探讨”，不如说更像是一份未经整理的原始笔记的拙劣复印件，对于任何想系统学习该领域知识的初学者来说，都是一场极度令人沮丧的阅读体验。

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最让我感到困惑的是，书中对理论推导的严谨性存在明显瑕疵。在涉及一些基础的量子力学近似应用时，作者似乎跳过了一些至关重要的前提条件假设，直接给出了结论性的公式。当我试图回溯验证这些公式的推导过程时，发现缺失了中间步骤的详细说明，或者使用的微扰理论阶数选择显得武断。例如，在处理光与分子振动态耦合的部分，缺乏对哈密顿量选择和基态近似的深入讨论。这意味着读者无法判断在实际应用中，这些公式在哪些物理条件下依然有效，在哪些条件下会失效。对于一个科学专著而言，这种基础层面的不确定性是致命的。它迫使我必须从头开始，花费大量时间去重新推导或查阅其他更可靠的源文献来验证这些核心公式的可靠性，这完全违背了我购买一本参考书的初衷。

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这本书在图示和插图的应用上简直是到了令人发指的程度。绝大多数的插图都是简单的、二维的示意图，看起来像是上世纪八十年代的黑白激光打印件。很多图示未能有效地与文本内容形成互补关系，有时候图上的标签甚至和正文描述的变量符号不一致，这种低水平的校对错误让人忍无可忍。我本来期望看到高质量的、能直观展示分子轨道、能级跃迁或者复杂散射截面的三维渲染图或高分辨率的实验谱线图，但这些在全书中几乎绝迹。如果说这本书是为了展示“当代物理学”的进展，那么它在视觉传达和信息可视化方面的落后程度，充分暴露了其内容上的陈旧和对现代读者体验的漠视。阅读体验上，它更像是一份需要带着放大镜和一本独立参考书才能勉强使用的过时档案，而不是一本能够激发学习兴趣的现代专著。

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这本书的语言风格极其僵硬和学术化，读起来令人昏昏欲睡。很多段落的句子结构冗长复杂，动词和形容词的堆砌使得核心信息的提取变得异常困难。举例来说，在阐述能量转移机制时，作者连续使用了好几个嵌套从句，直到读完第三遍，我才勉强把握住他试图表达的能量弛豫路径。这种写作习惯极大地削弱了原本可能具有吸引力的物理概念。我更倾向于那些能用清晰、简洁的语言将复杂物理图像描绘出来的教科书或专著，这本书显然不属于后者。它更像是作者在强迫自己将所有已知的、搜集到的每一个细枝末节都塞进书里，而完全没有进行必要的“编辑瘦身”。对于需要快速消化信息以应对项目进度的研究人员而言，这种低效的阅读体验简直是一种折磨，它消耗了大量的认知资源，却只产出了少量的有效知识点。

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