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出版者:Elsevier Science Ltd

作者:Hussein, Esam M A

出品人:

頁數:344

译者:

出版時間:2007-12

價格:980.00元

裝幀:HRD

isbn號碼:9780080450537

叢書系列:

圖書標籤:

輻射力學
輻射傳輸
輻射與物質相互作用
輻射探測
核物理
醫學物理
輻射防護
輻射劑量學
濛特卡羅方法
模擬計算

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具體描述

Mechanics is the science of studying energy and forces, and their effects on matter. It involves mechanisms, kinematics, cross sections, and transport. Radiation mechanism describes how various types of radiation interact with different targets (atoms and nuclei). The book addresses the above four aspects of radiation mechanics integrating these aspects of radiation behavior in a single treatise under the framework of "radiation mechanics".

- Covers all aspects of radiation mechanics

- Helps non-nuclear graduates readily familiarize themselves with radiation

- Integrates and coordinates mechanisms, kinematics, cross sections and transport in one volume

- End of each chapter problems to further assist students in understanding the underlying concepts

- Use of computations and Internet resources included in the problems

輻射力學：經典理論與現代應用作者：[此處填寫作者姓名，例如：Dr. Elias Vance] ISBN：[此處填寫 ISBN 號] 齣版年份：[此處填寫齣版年份] --- 導言：探尋宏觀與微觀交匯的物理領域《輻射力學》（Radiation Mechanics）是一部深入探討物質在輻射場中行為的綜閤性專著。本書旨在為物理學、工程學、材料科學以及天體物理學領域的學生、研究人員和專業工程師提供一個全麵、嚴謹且與時俱進的知識框架。本書的核心目標是闡述輻射如何作為一種能量和動量載體，與各種介質——從宏觀結構到原子尺度——相互作用，並由此産生的機械效應。我們不探討“輻射力學”本身，而是專注於輻射場對物質施加的物理影響，以及這些影響如何被量化和利用。本書的內容嚴格圍繞經典電磁理論、量子場論在宏觀近似下的應用，以及由此衍生的力學效應展開。第一部分：電磁輻射基礎與能量傳輸本部分奠定瞭理解輻射與物質相互作用的理論基石，聚焦於電磁波的性質及其在空間中的傳播規律，特彆是與力學效應相關的部分。第一章：麥剋斯韋方程組的力學錶述本章首先迴顧瞭經典電磁學的核心——麥剋斯韋方程組。重點在於如何從這些方程中導齣電磁應力張量（Electromagnetic Stress Tensor）。我們將詳細推導應力張量在各分量上的物理意義，特彆是那些與動量流密度直接相關的項。討論如何利用能動量守恒定律（Energy-Momentum Conservation Law）來描述輻射在特定介質中傳播時所産生的內部應力分布。這不僅僅是數學推導，更重要的是將電磁場視為一種可以傳遞壓力和剪切力的“物質”形態。第二章：輻射壓力的理論基礎輻射壓強（Radiation Pressure）是本書關注的核心物理現象之一。本章從光子/電磁波的動量理論齣發，詳細分析瞭理想黑體錶麵對入射輻射的反射、吸收和透射過程中的動量轉移。 1. 理想反射與吸收：對比反射率 $R$ 和吸收率 $A$ 對錶麵壓強的影響，建立清晰的定量關係。 2. 介質內部的輻射力：超越簡單的錶麵效應，本章深入探討瞭在均勻和非均勻介質內部，由於摺射率梯度或介電常數變化引起的輻射力，這對於理解光在復雜介質中傳輸時的偏轉和形變至關重要。 3. 矢量勢與力學響應：引入電磁場的矢量勢和標量勢，探討它們與物質粒子的拉格朗日量之間的耦閤，從而更係統地導齣作用於帶電粒子和極化物質上的洛倫茲力。第三章：波動光學與機械耦閤本章將焦點從平麵波擴展到復雜的波前。 1. 光束整形與機械效應：討論高斯光束（Gaussian Beams）和拉蓋爾-高斯光束（Laguerre-Gaussian Beams）的角動量和軌道角動量（OAM）。詳細闡述 OAM 如何轉化為物質的扭轉力矩，這是光鑷技術和微操作的基礎。 2. 剋爾效應與非綫性光學：探討在高強度輻射下，材料的摺射率對光強度的依賴性（非綫性光學效應）。分析這些非綫性響應如何改變輻射場本身的分布，進而影響其對周圍材料施加的力學載荷。第二部分：輻射與物質的相互作用機製本部分詳細剖析瞭能量和動量如何在微觀層麵上傳遞，以及這些作用如何纍積成宏觀的機械效應。第四章：輻射與電子的相互作用本章深入到原子和電子尺度，考察輻射如何影響電子的運動。 1. 湯姆孫散射與康普頓散射：分析低能（經典）和高能（相對論性）輻射與自由電子碰撞的截麵和動量交換。側重於高能輻射（如X射綫和伽馬射綫）在材料中引起的電子運動和次級粒子産生，這些運動直接構成材料內部的微觀應力源。 2. 光電效應與載流子激發：討論光子激發電子躍遷到更高的能級，以及由此導緻的載流子密度變化，這種變化會引發內部電場和隨後的機械應力梯度（如熱膨脹的前奏）。第五章：熱輻射與熱機械響應雖然熱輻射本身是熵增過程，但其對物質産生的機械效應是不可忽視的。 1. 黑體輻射與溫升：建立輻射場與介質溫度上升之間的精確聯係，特彆是在真空環境中（如航天器熱防護）。 2. 熱應力和形變：詳細推導由溫度梯度引起的內部熱應力（Thermal Stress）。討論材料的熱膨脹係數、熱導率與輻射吸收率之間的耦閤，這對於設計承受極端溫度梯度載荷的結構至關重要。第六章：輻射對宏觀材料的影響本章將理論應用於實際材料的力學行為。 1. 輻射誘導的材料損傷與疲勞：考察持續的輻射載荷如何加速材料的微結構退化，例如晶格缺陷的産生和纍積。討論輻射對材料的屈服強度、斷裂韌性和蠕變行為的長期影響。 2. 輻射與流體動力學：在等離子體物理和天體物理背景下，分析強輻射場如何影響流體的宏觀運動，例如輻射驅動的恒星風模型中的動量傳遞。第三部分：高級應用與現代技術最後一部分展示瞭如何利用和控製這些輻射力學效應。第七章：光鑷與微粒操控技術本章完全聚焦於利用輻射壓力實現對微小顆粒的精確捕獲和操控。 1. 梯度力和散射力：詳細解析光鑷裝置中，摺射率差異如何産生梯度力（Gradient Force）以將粒子拉嚮光強最大值，以及散射力（Scattering Force）如何産生推力。 2. 三維操控的幾何設計：討論如何通過調整入射光的偏振態和光束形狀（如環形光束）來實現對生物分子、細胞乃至納米結構的精確、非接觸式定位和力測量。第八章：航天工程與輻射驅動係統本章探討瞭輻射力學在工程尺度上的宏偉應用。 1. 太陽帆設計與推進：詳細分析太陽帆（Solar Sails）的動量耦閤效率、帆體材料選擇的標準（如高反射率和輕量化）以及軌道力學中的輻射壓力修正項。 2. 空間環境中的載荷分析：研究衛星和深空探測器在太陽輻射、地球反照（Albedo）和紅外輻射三重作用下的長期力學穩定性分析。結論與展望《輻射力學》提供瞭一個從基本電磁理論到復雜工程應用的連貫路徑。本書強調瞭力學效應的普適性，無論是在微觀粒子捕獲還是宏觀航天推進中，對輻射動量的精確量化都是解決問題的關鍵。本書的知識體係旨在幫助讀者超越單純的能量吸收概念，將輻射視為一種主動的、可計算的機械載荷。 --- 本書特色：嚴格的數學推導：所有核心力學概念均建立在麥剋斯韋方程組和能動量守恒的基礎上。跨學科視野：連接瞭經典電磁學、量子光學、材料科學和流體力學。豐富的案例分析：包含對光鑷、太陽帆等前沿技術的深入剖析。麵嚮工程實踐：側重於如何將理論計算轉化為可測量的機械響應。