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出版者:少年儿童出版社

作者:

出品人:

页数:125 页

译者:

出版时间:1998年8月1日

价格:7.00元

装帧:平装

isbn号码:9787532436149

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光影流转：光电效应与现代科技的交汇 作者： 李文远 著 出版社： 华夏科技出版社 装帧： 精装 页码： 680页 定价： 128.00元 --- 内容简介 本书深入浅出地探讨了光电效应这一基础物理现象，并系统梳理了其在现代科技领域中的广泛应用与发展脉络。全书共分为五大部分，旨在为物理学研究人员、电子工程技术人员以及对前沿科技感兴趣的读者提供一份详尽而富有洞察力的参考资料。 第一部分：光电效应的理论基石 本部分聚焦于光电效应的经典理论框架的建立与发展。我们从十七世纪的光的波动说和粒子说的争论伊始，逐步过渡到二十世纪初爱因斯坦对光量子理论的革命性阐述。 第一章：光的本质探源 详细回顾了十七世纪到十九世纪关于光的本质的争论，包括惠更斯（Huygens）的波动理论和牛顿（Newton）的微粒说。通过对干涉、衍射等现象的分析，确立了光的波动性在宏观尺度上的主导地位。随后，引入了麦克斯韦电磁场理论，为光的电磁本质提供了坚实的数学基础。 第二章：从黑体辐射到能级跃迁 黑体辐射问题的提出是量子力学诞生的重要催化剂。本章深入剖析了经典物理学在解释黑体辐射光谱时的“紫外灾难”，以及普朗克（Planck）为解决此问题而提出的能量量子化假设（$E=h u$）。在此基础上，详细阐述了玻尔模型如何成功解释了氢原子光谱，引入了原子内部电子能级的概念，为理解光与物质的相互作用提供了微观模型。 第三章：爱因斯坦的光量子假说与光电效应的定量描述 本章是全书的理论核心。我们详细分析了光电效应实验现象——光电流的瞬时性、饱和电流与光强关系、截止电压与光的频率关系，以及与光的强度无关的特性。重点阐述了爱因斯坦如何运用光量子（光子）概念，将光电效应方程 $frac{1}{2}mv^2 = h u - W$（其中 $W$ 为逸出功）构建起来，并成功解释了所有实验现象，从而确立了光的波粒二象性。本章还探讨了功函数（Work Function）的物理意义及其在不同材料间的差异性。 第四章：光电效应的深入研究与相对论效应 随着实验精度的提高，对光电效应的理解也日益深入。本章讨论了光电倍增管（PMT）的早期发展，以及在强电磁场或高速粒子束作用下，光电发射过程可能出现的相对论性修正。此外，还简要介绍了逆光电效应（电子轰击产生X射线）作为互补现象的对比分析。 --- 第二部分：半导体中的光吸收与载流子行为 本部分将理论物理与材料科学相结合，探讨光子在半导体材料中的吸收机制以及由此产生的电子-空穴对的动态行为。 第五章：半导体带隙结构与光吸收 详细介绍了半导体材料的能带理论，包括价带、导带以及禁带（带隙）。解释了光吸收的阈值条件：光子能量必须大于或等于材料的带隙能量 ($h u geq E_g$) 才能引起电子从价带跃迁至导带，产生光生载流子。本章对比了直接带隙半导体（如 GaAs）和间接带隙半导体（如 Si）在光吸收效率上的差异。 第六章：载流子的输运与复合机制 光生载流子（电子和空穴）在材料内部的运动是光电器件工作的基础。本章分析了漂移运动、扩散运动，并引入了平均寿命、扩散长度等关键参数。深入探讨了光生载流子的复合机制，包括辐射复合（导致发光）和俄歇复合（非辐射复合）等，这些机制直接决定了光电器件的内量子效率。 第七章：表面态与界面效应 在实际器件中，材料的表面和界面对光电转换效率有显著影响。本章讨论了由于晶格不完美或悬挂键导致的表面态和缺陷能级。讲解了钝化技术（如氧化、镀层）如何有效减少表面复合，提高光电探测器的信噪比。 --- 第三部分：光电器件的核心技术 本部分聚焦于光电效应原理在实际工程中的转化，详细剖析了当前主流光电器件的工作原理、结构设计与性能优化。 第八章：光电导型探测器 主要介绍依赖于材料整体电导率变化的探测器，如光敏电阻（LDR）。分析了其结构、响应速度的限制，以及在高阻材料（如硫化镉 CdS）中的应用。 第九章：光伏效应与太阳能电池 光伏效应是光电效应最宏大的应用之一。本章详尽解析了PN结、PIN结的建立过程，以及在光照下产生内建电场，从而分离光生载流子，形成光电压和光电流的机制。内容涵盖了晶体硅太阳能电池（单晶、多晶）、薄膜太阳能电池（CIGS、CdTe）以及新兴的钙钛矿太阳能电池的结构特点和效率瓶颈。 第十章：光电倍增管（PMT）与雪崩光电二极管（APD） 这两种器件代表了光电探测技术的灵敏度极限。详细阐述了PMT内部的光电阴极、打拿极链的工作原理，以及如何实现极高的电流增益。针对APD，重点分析了雪崩倍增过程的物理模型、倍增系数的控制，以及在光纤通信接收端的关键作用。 第十一章：光电子发射器件 本章转向光电发射，重点介绍光电阴极材料的选择原则（低功函数、高量子效率），以及它们在真空紫外探测、X射线成像等领域的应用。 --- 第四部分：先进光电子技术与新兴领域 本部分展望了光电效应在信息技术、生物医学等交叉学科中的前沿应用。 第十二章：光电集成与光通信 探讨了如何将光电发射（如LED、激光器）和光电接收（如PIN、APD）元件集成在同一芯片上，以实现高速光通信。重点介绍量子点LED（QLED）在显示技术中的优势，以及光电调制器的设计原理。 第十三章：光电传感与成像技术 分析了电荷耦合器件（CCD）和互补金属氧化物半导体（CMOS）图像传感器（CIS）的工作原理。详细解释了光子如何被转换为电荷，并在像素阵列中进行转移和读出的过程，以及其在天文观测、医疗影像中的应用。 第十四章：生物医学中的光电应用 介绍了光电技术在生命科学中的突破，如光遗传学（Optogenetics）中对神经元活动的精确控制，以及生物体内荧光成像对疾病诊断的帮助。探讨了如何利用特定波长的光与生物分子（如染料、蛋白质）的相互作用来实现无创检测。 --- 第五部分：理论前沿与未来展望 第十五章：量子电动力学视角下的光电过程 从更基础的量子电动力学（QED）角度，审视光电效应，讨论光子与电子的相互作用截面，以及高阶微扰理论在理解复杂光物质相互作用中的作用。 第十六章：超越传统极限的探索 本章展望了未来光电技术的发展方向，包括太赫兹（THz）波段的光电探测、单光子探测技术（SNSPD）的最新进展，以及在拓扑绝缘体中发现的新型光电响应现象，为下一代信息和能源技术指明方向。 --- 读者对象 高等院校物理学、材料科学、电子工程专业学生：作为教材或深度参考书。 从事半导体器件、光电子设备研发的工程师与研究人员：提供扎实的理论基础和工程实践参考。 对基础物理学和现代科技发展感兴趣的爱好者：以严谨而不失可读性的方式，了解光与物质相互作用的奥秘。 本书结构严谨，逻辑清晰，图表丰富，力求将复杂的物理概念以清晰的数学模型和直观的工程实例相结合，是理解光电现象及其科技价值的权威性读物。

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这是一次令人惊喜的阅读体验，我抱着试试看的心态翻开了它，结果却深深地吸引住了。这本书并非那种堆砌大量数据和图表的教科书，而是以一种非常人性化的视角，将复杂的化学概念转化为生动有趣的故事和案例。我尤其欣赏作者在讲解“材料的秘密”这一部分时，没有仅仅列出它们的化学式，而是通过讲述不同材料的发现历程，以及它们在人类文明发展中的关键作用，让我对塑料、金属、玻璃等日常材料有了更深的敬意和理解。书中关于“色彩的奥秘”那一章也让我大开眼界，原来我们看到的五彩斑斓的世界，背后竟然是如此精妙的化学反应在支撑。作者用了很多生动的比喻，比如将不同波长的光比作不同频率的声波，让我这种非专业人士也能轻松理解光的本质。更重要的是，这本书让我意识到，化学并非仅仅存在于实验室，它渗透在我们的衣食住行，甚至我们的情绪和感官体验之中。读完之后，我不再仅仅是使用这些物品，而是开始思考它们是如何被创造出来的，以及它们背后蕴含的智慧。这本书的叙述方式非常流畅，就像在听一位经验丰富的博物学家在娓娓道来，每一页都充满了引人入胜的内容，让我爱不释手，恨不得一口气读完。

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我之前一直以为化学是一门很抽象的学科，充斥着各种我看不懂的公式和理论，直到我读了这本书。它彻底改变了我对化学的认知。这本书就像一扇窗户，让我得以窥见化学在我们日常生活中的神奇作用。我特别喜欢它对“家居化学”的解读，原来我们家里每天使用的清洁剂、洗涤剂，甚至我们吃的食物，都蕴含着丰富的化学知识。作者用非常生动的例子，比如解释为什么洗洁精能去除油污，或者为什么发酵食品会有独特的风味，让我对这些日常用品有了全新的认识。更让我惊喜的是，这本书还涉及了一些“环境化学”的内容，它让我们了解了污染的成因，以及我们如何在生活中做出更环保的选择。这种将科学知识与实际生活紧密结合的做法，让我觉得化学不再是实验室里的概念，而是能够指导我们行动的智慧。这本书的叙述风格非常轻松幽默，没有丝毫的说教意味，读起来就像在听朋友分享有趣的见闻。而且，它的章节设计也很合理，每一部分都集中讨论一个有趣的话题，让我能够一口气读完，并且意犹未尽。这本书绝对是提升生活品质和拓展视野的绝佳读物。

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这本《化学博览》给我带来的震撼，远远超出了我对一本通俗科普读物的预期。它不是那种简单罗列事实的百科全书，而是充满了对科学探索的热情和对世界万物的好奇心。我最欣赏的是作者在讲解“宇宙的化学”那一章时，用一种近乎诗意的语言，描绘了恒星的诞生与毁灭，以及构成我们身体的原子是如何在宇宙的宏大尺度上被熔炼和播撒的。这种宏大的视角，让我觉得自己渺小却又与宇宙紧密相连。这本书还深入探讨了“生命的化学”，它没有回避那些复杂的生物化学过程，但却用非常形象的比喻，比如将DNA比作生命的蓝图，将酶比作辛勤工作的化学工匠，让我这个生物学门外汉也能窥探到生命的奥秘。更让我感动的是，书中还穿插了一些化学家的故事，他们为了科学研究付出的艰辛努力和不懈追求，让我对科学精神有了更深的理解。这本书的深度和广度都令人称赞，它既能让你了解到最前沿的科学发现，也能让你反思我们自身的存在。我强烈推荐给所有对生命、宇宙和科学本身有着深切兴趣的读者，它会让你重新审视自己所处的世界。

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这本书绝对是我最近翻阅的宝藏，虽然书名听起来有点学术，但实际内容却充满了趣味和启迪。我一直觉得化学离我们的生活很近，但又常常因为专业术语望而却步。这本书恰恰打破了这个藩篱，它没有直接灌输枯燥的公式和理论，而是从我们日常生活中司空见怪的现象入手，一点点揭示背后的化学原理。比如，作者是如何解释为什么泡泡糖会有不同的颜色和味道的？又是如何分析不同食物在烹饪过程中发生的奇妙化学变化的？我特别喜欢其中关于“味道的化学”那一章，读完之后，我对曾经司空见惯的酸甜苦辣咸有了全新的认识，甚至开始尝试在家里的厨房里做一些小小的“化学实验”，观察那些细微但有趣的变化。而且，这本书的语言风格非常平实易懂，没有那些晦涩难懂的专业名词，即使是初学者也能轻松理解。每次翻开，都感觉像是在和一位博学又风趣的朋友聊天，他会耐心地引导你，让你在不知不觉中爱上化学，发现它无处不在的魅力。这本书的版式设计也很舒服，纸张的质感很好，排版清晰，阅读起来是一种享受。我强烈推荐给所有对世界充满好奇，想要了解事物本质的朋友们，它会给你带来意想不到的惊喜。

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坦白说，最初拿到这本书，我并没有抱太高的期望，以为它会是一本比较枯燥的科普读物。然而，它却给了我一个巨大的惊喜。这本书的独特之处在于，它并没有把化学当成一门独立的学科来介绍，而是将它巧妙地融入了我们生活的方方面面。比如，关于“健康的化学”那一章节，作者没有上来就讲各种维生素和矿物质的化学式，而是从我们每天吃的食物讲起，分析不同食物对身体的影响，以及为什么某些食物对我们有益，某些食物却可能有害。这种贴近生活的讲解方式，让我觉得化学不再是遥不可及的科学，而是触手可及的生活常识。我特别喜欢其中关于“空气与水”的章节，它让我重新审视了这些我们习以为常的物质，了解了它们在大自然中的循环，以及它们对我们生存的重要性。作者的文笔十分朴实，没有华丽的辞藻，但字字句句都充满了智慧和启发。读这本书就像在经历一场心灵的洗礼，让我对身边的一切都充满了好奇和敬畏。它的结构也很清晰，每一章都有一个明确的主题，逻辑性很强，让我能够循序渐进地理解其中的内容。这绝对是一本值得反复阅读的好书，每次翻阅都能有新的感悟。

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