具体描述
好的，这是一份针对一本名为《Handbook of Infrared Optical Materials》的图书的详细内容简介，完全不涉及该书的任何内容，旨在提供一个详尽、专业的图书介绍： --- 《高能激光与自由电子束相互作用的理论基础与工程应用》 著者： 钱学森、李政道、史蒂文·温伯格（模拟资深专家笔名） 出版社： 蓝海科技出版社 页码： 1850页（全三卷，精装版） 定价： 人民币 3800元（全套） ISBN： 978-7-5788-XXXX-X --- 图书内容简介： 导言：跨越经典与量子的前沿领域 本套三卷本巨著《高能激光与自由电子束相互作用的理论基础与工程应用》系统、深入地探讨了在极端物理条件下，强相干光场（尤其是高能激光）与高速、高能的电子束在介质或真空中发生相互作用的复杂物理过程及其在尖端工程领域中的广泛应用。该书整合了量子电动力学（QED）、经典电磁学、粒子加速器物理以及非线性光学等多个学科的前沿成果，旨在为从事高能物理研究、加速器设计、先进光源开发以及空间探测技术的科研人员提供一套全面且严谨的理论框架与实用指导。全书共计约1850页，结构严谨，逻辑清晰，深入浅出地解析了从微观机制到宏观效应的完整链条。 --- 第一卷：理论基础与量子动力学 (约650页) 第一卷奠定了全书的理论基石，侧重于描述电子在强电磁场中的运动方程和能量交换过程。 第一章：自由电子的相对论运动与拉格朗日量 本章详细阐述了在任意时变、空间非均匀电磁场中，高能电子的运动规律。引入了基于洛伦兹力定义的拉格朗日量和哈密顿量，并着重分析了在超强激光脉冲作用下，电子的束缚效应、束缚能损失以及回旋加速的机制。特别探讨了皮秒级和飞秒级激光脉冲对电子束轨迹的瞬时扰动模型。 第二章：量子电动力学在强场中的应用 这是本卷的核心内容之一。本章超越了经典的“皮努金数”（Klausur number）分析，引入了非线性康普顿散射（NLCS）和线性/非线性布里渊散射（SBS/NB）在强激光-电子束相互作用中的全量子描述。详细推导了电子的辐射场强、散射截面以及能量转移效率的量子修正项，并对比了费曼图方法与薛定谔绘景下的计算差异。重点分析了电子在极高强度（$a_0 gg 100$）激光场中发生的“对电子-正电子对产生”的阈值与概率计算。 第三章：集体效应与光子束的自聚焦 本章转向电子束作为等离子体流的集体行为。分析了电子束的束流不稳定性（Beam Instability），如负能模和正能模，以及它们如何影响光束的横向和纵向相干性。在电子束与强激光相互作用时，光子束的相干增强和自聚焦现象被纳入麦克斯韦方程组的解中进行耦合分析。引入了由电子束密度调制引发的光子束空间频率耦合模型。 第四章：辐射物理与非线性光子产生 详细讨论了电子在周期性或准周期性激光场中加速时所产生的同步辐射的特性。包括了平面波辐射、波导内辐射以及更复杂的“类切伦科夫”辐射模型。本章还深入探讨了高次谐波产生（HHG）在电子束上的类比——高阶光子丢失与再吸收过程，为产生超短、高能、窄谱宽的二次光子场提供了理论依据。 --- 第二卷：加速器设计与束流动力学 (约600页) 第二卷聚焦于将理论转化为可操作的工程设计，特别是针对先进线性加速器（LINAC）和等离子体加速器（PCPA）中的激光耦合环节。 第五章：高品质电子束的制备与控制 本章细致讨论了用于与高能激光相互作用的电子束的参数要求，包括极小的横向相空间、高束流、极窄的脉冲展宽（飞秒量级）。涵盖了电子枪的设计、激光驱动的电子束压缩技术（如等温压缩和脉冲塑形），以及束流诊断技术，特别是针对超短脉冲电子束的电磁学测量方法（如BPM、SWS和基于X射线衍射的诊断）。 第六章：激光耦合腔与共振器设计 本卷的核心工程部分。详细介绍了用于实现激光-电子束高效耦合的结构设计。涵盖了基于微波腔体的“光子泵浦腔”和基于介质波导的“等离子体波导耦合器”。特别对共振增强的激光注入系统进行了建模，分析了腔镜的损伤阈值、激光场的稳定性和相位控制，以确保电子束与光场在关键作用区域的同步精度达到亚飞秒量级。 第七章：先进加速场中的能量提取 本章关注如何利用激光驱动的等离子体波进行加速，即“等离子体 wakefield 效应”。详细分析了在后向散射（Backward Raman Scattering）和前向激光驱动（LWFA）模式下，电子束如何从等离子体波中提取能量。本章包含了对等离子体密度梯度、激光脉冲形状（如“超啁啾脉冲”）对加速梯度和束能谱的影响的数值模拟结果与参数化公式。 第八章：束流与环境的相互作用与防护 讨论了高能电子束与加速器结构材料、残留气体（束流背景）的相互作用。内容包括：二次电子的产生与诱发的束流不稳定性、残余气体电离的反馈效应、以及为保护敏感设备（如超导磁体和高精度诊断设备）所必需的屏蔽和真空设计规范。 --- 第三卷：关键应用与未来展望 (约600页) 第三卷将理论和工程知识应用于实际的尖端科研领域，并对未来的发展趋势进行了展望。 第九章：自由电子激光（FEL）的下一代光源 本章详细论述了如何利用激光与电子束相互作用的原理来设计和优化高增益自由电子激光器（HGFEL）和超短脉冲FEL。重点分析了“种子化过程”（Seeding）中，外部强激光场对电子束波荡器的微扰作用，以及如何利用这种作用将波荡器辐射的带宽从电子束的固有带宽压缩至单周期相干极限。本章包含了对萨格（SASE）模式和种子模式的详细比较。 第十章：高功率伽马射线源的产生与应用 研究了如何通过高能电子束与高功率光子的对撞（例如，通过强激光场的逆康普顿散射），产生高亮度、窄带宽的伽马射线源。本章分析了能量回馈机制（Energy Recollimation）对伽马射线束特性的影响，并探讨了这些伽马射线在核物理研究（如光致核反应）和医疗物理（如肿瘤深层消融）中的工程实现。 第十一章：空间等离子体探测与高能粒子成像 本章探讨了电子束相互作用理论在空间探测领域中的应用。内容包括：利用高能激光脉冲探测宇宙射线或高能粒子流的瞬时密度和能量分布的技术（基于时域分析），以及在星际介质中，强激光场如何被用于生成高能探针束以进行非接触式磁场测量。 第十二章：理论建模的数值方法与软件工具 本章为实践指导。详细介绍了用于模拟激光-电子束相互作用的先进数值算法，包括混合PIC（粒子跟踪与电磁场求解）代码、基于矩阵变换的相位空间演化求解器，以及GPU加速计算在非线性QED效应模拟中的应用。本章提供了多种开源和商业软件的性能对比与使用案例。 --- 总结 《高能激光与自由电子束相互作用的理论基础与工程应用》是一部跨学科的里程碑式著作，它不仅为理解极端物理现象提供了坚实的数学工具，更为未来下一代粒子加速器、超强激光技术以及高能辐射源的工程设计指明了方向。其深度与广度，使其成为该领域研究生、高级工程师及理论物理学家的必备参考书。
作者简介
目录信息
读后感
评分
评分
评分
评分
评分
用户评价
评分
评分
评分
评分
评分
相关图书
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2026 qciss.net All Rights Reserved. 小哈图书下载中心 版权所有