Principles of Plasma Spectroscopy pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Cambridge University Press

作者:Hans R. Griem

出品人:

页数:388

译者:

出版时间:2008-8-21

价格:GBP 57.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780521619417

丛书系列:

图书标签:

Plasma Spectroscopy
Atomic Emission Spectroscopy
Optical Emission Spectroscopy
Plasma Diagnostics
Spectroscopic Techniques
Analytical Chemistry
Physics
Materials Science
Emission Spectroscopy
Plasma Chemistry

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具体描述

This monograph presents a comprehensive description of the theoretical foundations and experimental applications of spectroscopic methods in plasma physics research. The first three chapters introduce the classical and quantum theory of radiation, with detailed descriptions of line strengths and high density effects. The next chapter describes theoretical and experimental aspects of spectral line broadening. The following five chapters are concerned with continuous spectra, level kinetics and cross sections, thermodynamic equilibrium relations, radiative energy transfer, and radiative energy losses. The book concludes with three chapters covering the basics of various applications of plasma spectroscopy to density and temperature measurements and to the determination of some other plasma properties. Over one thousand references not only guide the reader to original research covered in the chapters, but also to experimental details and instrumentation. This will be an important text and reference for all those working on plasmas in physics, optics, nuclear engineering, and chemistry, as well as astronomy, astrophysics and space physics.

《光谱原理在天体物理中的应用》作者： [作者姓名] 出版社： [出版社名称] 出版年份： [年份] 页数： [页数] ISBN： [ISBN号] --- 内容简介：本书《光谱原理在天体物理中的应用》是一部深入探讨如何运用电磁波谱的理论和实验技术来揭示宇宙奥秘的综合性著作。全书紧密围绕天体物理学的核心需求，系统阐述了从基础辐射理论到复杂观测数据分析的全过程，旨在为读者提供一套扎实而实用的光谱学工具箱，以应对现代天体物理研究中的各种挑战。全书共分为六个主要部分，共计二十章，结构严谨，逻辑清晰。 --- 第一部分：电磁辐射与星际介质的基础（第1-3章）本部分首先奠定了光谱分析的理论基石。它详细回顾了电磁波的产生、传播和吸收的基本物理过程，着重于普朗克定律、玻尔兹曼分布和激发态的建立等核心概念。第1章：辐射场与传输方程：阐述了光子的概念、辐射密度、辐射通量密度的定义，并引入了辐射传输方程（RTE）的建立，重点分析了介质中吸收、发射和散射的微观机制。第2章：原子与分子的能级结构：深入探讨了原子光谱的起源，包括精细结构、超精细结构以及塞曼效应。对于分子光谱，详细分析了振动能级和转动能级的量子力学描述及其对红外和射电谱的影响。第3章：星际介质的性质与诊断：将理论应用于实际环境。讨论了星际空间中气体的温度、密度、化学丰度和电离状态如何通过谱线轮廓和强度体现出来。本章特别关注了赫兹普龙-罗素图（H-R图）的现代光谱学解读。 --- 第二部分：恒星光谱的精细结构分析（第4-7章）本部分聚焦于恒星大气层——恒星光谱的直接信息来源。目标是利用观测到的谱线特征，反演出恒星的基本参数。第4章：恒星大气模型：介绍构建静态、球对称和非均匀恒星大气模型的关键假设和数值方法，包括蒙特卡罗方法在辐射传输计算中的应用。第5章：谱线形成机制与线型分析：详述了谱线展宽的机制，包括多普勒展宽（热运动和湍流）、压力展宽（碰撞和斯塔克效应）。重点讲解了如何通过分析谱线的轮廓来确定恒星的视向速度和湍流速度。第6章：元素丰度测定：详细介绍了如何使用牛顿-克鲁奇平衡（LTE）和非平衡态（NLTE）模型来计算恒星大气中各种元素的相对和绝对丰度，包括对铁、氧、碳等关键元素的精确测定。第7章：特殊恒星光谱的诊断：针对特殊天体，如巨星、白矮星、变星（如Cepheids和RR Lyrae）的光谱特征进行专门分析，解释了其独特的谱线表现与演化阶段的联系。 --- 第三部分：高能天体物理中的谱线诊断（第8-11章）随着X射线和伽马射线望远镜的投入使用，高能天体物理对光谱分析提出了新的要求。本部分深入探讨极端条件下的辐射过程。第8章：相对论性效应与谱线畸变：探讨了在强引力场（如黑洞吸积盘附近）中，引力红移和多普勒频移如何导致谱线发生显著的非对称展宽和形变，这是检验广义相对论的重要手段。第9章：X射线发射机制与谱线识别：阐述了轫致辐射、逆康普顿散射等机制在活动星系核（AGN）和X射线双星中的作用。重点讲解了宽发射线（Broad Line Regions, BLR）和窄发射线（Narrow Line Regions, NLR）的谱线解析。第10章：铁谱线及其在吸积盘诊断中的应用：铁的K$alpha$复合线是黑洞附近最关键的探针之一。本章详细分析了铁的激发态、电离态（从Fe I到Fe XXV）的特征波长及其在盘面几何结构推断中的应用。第11章：伽马射线暴与瞬态事件的光谱学：讨论了超新星爆发、伽马射线暴等瞬态现象爆发时产生的瞬时光谱特征，包括其重元素的光谱指纹。 --- 第四部分：星系与宇宙学光谱学（第12-15章）本部分将视角拓展到宇宙尺度，讨论如何利用星系团和宇宙背景辐射来研究宇宙的演化和结构形成。第12章：星系光谱的整合与合成：解释了如何对包含数百万恒星的光谱进行叠加（Stacking）和模板匹配，以提取星系整体的恒星形成历史（SFH）和金属丰度梯度。第13章：星系际介质（IGM）的吸收光谱：重点分析了莱曼-$alpha$森林的形成和统计特性。该森林是研究早期宇宙中物质分布和重子回馈的关键窗口。第14章：红移与哈勃常数的确定：详细介绍了利用标准烛光（如Ia型超新星的光谱分析）和标准尺（如重子声学振荡，BAO）来精确测量宇宙膨胀率和几何结构的方法。第15章：宇宙微波背景（CMB）的温度与极化谱：虽然CMB主要研究黑体辐射，但本章从光谱学的角度讨论了CMB的温度各向异性谱，以及它如何携带了关于早期宇宙物质密度波动的信息。 --- 第五部分：先进光谱仪与数据处理技术（第16-18章）本部分侧重于仪器工程和数据分析实践，确保理论知识能够有效转化为可信的科学成果。第16章：光谱仪设计原理：涵盖了折射、衍射原理在光栅和棱镜设计中的应用。详细比较了缝式光谱仪与积分视场光谱仪（IFU）的优缺点及其适用场景。第17章：噪声模型与信号恢复：探讨了影响光谱观测的主要噪声来源（散粒噪声、读出噪声、背景噪声），并介绍了傅里叶变换光谱技术以及如何使用先进的反卷积算法来提高谱线分辨率。第18章：高分辨率光谱的校准与精度：讲解了波长定标（使用标准光源如ThAr或Telluric Lines）、绝对通量校准（使用标准星）的步骤和误差分析。 --- 第六部分：专题与前沿展望（第19-20章）最后两章将目光投向当前研究热点和未来技术发展方向。第19章：系外行星的大气光谱学：聚焦于凌日和直接成像方法中，如何通过分析系外行星穿过恒星光芒时透射或反射的光谱，来探测其大气中的水蒸气、甲烷或潜在的生物标记。第20章：引力波事件的光谱余晖研究：探讨了如双中子星并合等事件产生的电磁对应体（Kilonovae）的光谱特征，特别是其快速演化的谱线在重元素（如金、铂）合成过程中的指示作用。 --- 适用读者：本书适合于天体物理、空间科学、应用物理学专业的高年级本科生、研究生以及从事相关领域研究的科研人员。其内容深度和广度，使其成为理论学习、实验指导和前沿探索的理想参考书。阅读本书需要具备基础的量子力学和电磁学知识。