Electron Scattering pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Kluwer Academic Pub

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

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:55.01

装帧:HRD

isbn号码:9780306487026

丛书系列:

图书标签:

• 物理学
• 电子散射
• 粒子物理学
• 量子力学
• 原子物理学
• 核物理学
• 散射理论
• 电动力学
• 实验物理
• 高能物理

电子的奇妙旅程：深入解析物质的微观结构与相互作用 图书简介 本书将带领读者穿越物质的微观世界，深入探索电子在不同环境下的行为及其与物质相互作用的复杂机制。我们将聚焦于那些不涉及“电子散射”这一特定物理过程的领域，转而关注电子的其它基本属性、运动规律及其在现代科学与技术中的广泛应用。 第一部分：电子的本质与量子世界的基础 在本书的开篇，我们将回归到电子这一基本粒子的本源。我们将详细阐述电子的基本属性，包括其静止质量、电荷、自旋角动量及其在费米子分类中的地位。我们不会深入探讨电子如何被束缚或如何被散射，而是着重于理解其内在的量子特性。 1.1 电子的波粒二象性与德布罗意关系 电子不仅是粒子，也是波。我们将用详尽的数学推导和清晰的物理图像，阐述德布罗意波长与电子动量之间的内在联系。我们会展示如何利用这一概念来理解电子束的衍射现象（例如在晶体结构分析中的应用，但侧重于波的特征而非散射截面）。我们将讨论如何利用电子的波动性来设计高分辨率的电子显微镜，重点分析其成像原理，而非成像过程中电子束与样品的相互作用细节。 1.2 电子的能级结构与原子模型 我们深入探讨电子在原子核周围的运动状态。详细介绍玻尔模型的成功及其局限性，随后过渡到更精确的、基于薛定谔方程的量子力学模型。本书将花费大量篇幅分析氢原子和多电子原子的电子轨道、能级和电子排布。读者将学习如何通过量子数来描述电子的完备状态，理解电子云的概率分布，以及不同电子层之间的能级跃迁（侧重于吸收或发射光子，而非粒子间的碰撞）。 1.3 电子在周期性势场中的运动 进入固体物理领域，我们将分析电子在晶格的周期性势场中的行为。我们将详细阐述布洛赫定理及其在理解电子带结构中的核心地位。这部分内容将集中于能带理论的构建，如何区分导体、半导体和绝缘体，并深入讨论费米能级的概念。我们将讨论电子在这些结构中的漂移运动和群速度，这些是描述电流传导的基础，与散射导致的电阻效应的机制不同。 第二部分：电子在电磁场中的宏观与微观动力学 本部分将侧重于电子在外部场作用下的动力学响应，不涉及电子与电子或电子与晶格的随机碰撞。 2.1 洛伦兹力与电子回旋运动 我们将详尽分析带电粒子在均匀和非均匀静电场与静磁场中的运动轨迹。重点分析洛伦兹力如何导致电子在磁场中做圆周运动或螺旋运动。这些原理是回旋加速器、磁约束聚变装置（如托卡马克）设计的理论基础。我们将计算回旋频率，并讨论如何利用这一特性来探测等离子体中的电子密度。 2.2 电子束的聚焦与偏转技术 在电子光学领域，本书将详细介绍如何利用电磁透镜（如静电透镜和磁透镜）来精确控制电子束的路径。我们将分析电子束的束流密度、束斑尺寸的理论极限，以及如何通过偏转线圈实现高速扫描。这些技术是扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）成像系统的核心，我们着重于光场的设计而非探测器对背散射电子的响应。 2.3 电子在真空中的热发射与场致发射 我们将探讨电子如何脱离固体表面进入真空。详细分析热电子发射的理查森-杜什曼方程，理解温度如何影响发射电流密度。随后，我们介绍场致发射（冷发射），分析在强电场作用下电子如何通过量子隧穿效应离开表面。这些机制是真空电子器件（如速调管、磁控管）工作的基础。 第三部分：电子在半导体中的应用物理 本部分聚焦于电子在半导体材料中作为载流子的行为，以及如何利用这些行为创造现代电子器件。 3.1 载流子的产生与复合 我们将分析半导体中本征激发和杂质掺杂如何产生电子-空穴对。我们将详细探讨光照（光电效应）或热激发如何使价带电子跃迁到导带，形成自由电子和空穴。随后，我们将研究电子和空穴的复合过程——包括直接复合和通过缺陷的间接复合，这些过程是发光二极管（LED）和太阳能电池光电流产生的基础。 3.2 载流子的输运与漂移电流 在没有高能粒子碰撞干扰的理想情况下，电子和空穴在电场驱动下的漂移运动是电流的主要来源。我们将定义电子和空穴的迁移率，并推导欧姆定律在半导体材料中的微观形式。我们将对比N型和P型半导体的载流子特性，强调迁移率是描述宏观导电性的关键参数。 3.3 PN结的形成与二极管特性 本书的最后一部分将深入剖析PN结的形成过程。我们将详细分析空间电荷区（耗尽层）的建立，以及内建电场的形成。基于这些结构，我们将推导理想二极管的Shockley方程，解释其单向导电特性、正向偏置下的电流增长和反向偏置下的截止现象。这些分析是所有现代半导体器件工作原理的基石，完全基于载流子的漂移和扩散，而非随机碰撞导致的能量损失。 通过对电子基本属性、场中动力学、能带结构以及半导体载流子输运的深入剖析，本书为读者构建了一个坚实的理论框架，用以理解和设计基于电子行为的先进技术。

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