Introduction to Liquid Crystals

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出版者:CRC
作者:Peter J. Collings
出品人:
页数:312
译者:
出版时间:1997-03-19
价格:USD 56.95
装帧:Paperback
isbn号码:9780748404834
丛书系列:
图书标签:
  • 液晶
  • 液晶
  • 材料科学
  • 物理学
  • 化学
  • 光学
  • 显示技术
  • 凝聚态物理
  • 高分子物理
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具体描述

Liquid crystals combine the material properties of solids with the flow properties of fluids. As such they have provided the foundation for a revolution in low-power, flat-panel display technology (LCDs). In this book, the essential elements of liquid crystal science are introduced and explained from the perspectives of both the chemist and the phycisist, making it the only available primer for liquid crystals. The text begins with an historical account of the discovery of liquid crystals and continues with a description of how different phases are generated and how different molecular architectures affect liquid crystalline properties.The rest of the book is concerned with understanding and explaining the properties of the various types of liquid crystal, and in the final part of the book, the technology of LCDs is discussed and illustrated. The book is a unique introductory level treatment of the science of liquid crystals. The text relies on only introductory level physics and chemistry as the foundation for understanding liquid crystal science.

好的,以下是根据您的要求,为您创作的一份关于《Introduction to Liquid Crystals》这本书的详细图书简介,该简介旨在详细介绍本书内容,同时避免提及该书的实际存在信息,力求自然流畅,无刻意堆砌或AI痕迹。 --- 图书简介: 《液晶导论》 探索物质的第四态,揭示跨学科的迷人世界 本书旨在为读者提供一个全面而深入的导览,引领我们进入物质科学中最具活力和应用前景的领域之一——液晶态。这不是一本仅仅停留在基础理论介绍的教科书,而是一次对物质结构、动力学以及其宏观物理行为之间复杂关系的探索之旅。我们将从分子层面出发,逐步构建起对液晶现象的深刻理解,并展望其在现代科技中的广泛应用。 核心内容与结构 全书结构精心设计,逻辑严谨,旨在兼顾物理学、化学和材料科学背景的读者。我们摒弃了过于抽象的数学推导,转而强调物理图像的构建和实验现象的阐释。 第一部分:基础概念与分类 本部分为理解后续复杂主题奠定坚实的基础。我们将从传统的三相——固态、液态、气态——的区分入手,引入“中间态”的概念。液晶态,作为物质的第四态,其核心特征在于同时具备液体的流动性和晶体的某种程度的有序性。 分子结构与各向异性: 详细探讨构成液晶的典型分子结构——通常是棒状或盘状的有机分子。阐述这些分子如何因其固有的形状各向异性,导致宏观性质(如介电常数、光学折射率)随观察方向的不同而变化。 相变与热力学: 分析液晶相的形成与消失过程中的热力学规律。重点介绍不同液晶相之间的相变温度和热力学势能变化。 液晶的分类: 系统区分和描述主要的液晶相:向列相(Nematic)、层列相(Smectic)和胆甾相(Cholesteric)。对于每一种相,我们将通过简化的图形模型来展示其分子排列的特征,并给出相应的序参量定义。 第二部分:描述液晶的数学工具与场论 理解液晶的精确行为需要引入特定的数学描述工具。本部分将深入浅出地介绍描述液晶序和形变的关键理论框架。 序参量(Order Parameter): 深入剖析如何使用张量(特别是第二类张量)来量化分子指向的平均有序程度。这不仅仅是一个抽象的数字,它是连接微观分子排列与宏观电光效应的桥梁。 弹性理论(Elastic Theory): 这是描述液晶宏观形变行为的基石。我们将详细介绍Frank-Oseen弹性常数,解释扭曲(Twist)、弯曲(Bend)和鞍形(Splay)这三种基本形变模式的能量密度。通过分析这些能量项,读者可以理解在外场作用下,液晶体如何通过形变来最小化总自由能。 拓扑缺陷(Topological Defects): 液晶中不可避免地存在线状或点状的拓扑缺陷。本章将讲解这些缺陷的形成机制、分类(如Combs、Boojums),以及它们在液晶动力学和稳定结构中扮演的关键角色。 第三部分:动态行为与输运性质 液晶不仅仅是静态的结构,它们具有独特的流体力学和动态响应特性。 液晶的粘滞性: 探讨液晶的非牛顿流体特性。由于分子指向性的存在,液晶的粘滞性是高度各向异性的,需要引入多个粘度系数来描述。我们将讨论如何通过实验测量这些系数。 电光效应(Electro-Optic Effects): 这是液晶技术应用的核心。重点分析液晶分子在外部电场作用下的响应——即“电场诱导的取向变化”。详细阐述扭曲向列(TN)、垂直取向(VA)等基本单元的工作原理,理解其响应时间与电压的关系。 磁光和热光响应: 简要介绍液晶在磁场和温度梯度下的响应特性,为更高级的应用研究提供视角。 第四部分:液晶的应用前沿 理论学习的最终目的是理解和指导应用。本部分将聚焦于液晶技术如何改变我们的生活和科研。 显示技术(Displays): 详尽分析主动式和被动式液晶显示器(LCD)的工作流程,从TFT背板到像素级的光调制。讨论高分辨率、快速响应和低功耗显示的需求如何推动液晶材料和器件结构的不断进化。 光学器件: 介绍可调谐光学元件,如可调谐滤波器、空间光调制器(SLM)以及基于胆甾相的反射式光栅。 新兴与前沿应用: 展望液晶在非线性光学、生物传感、智能窗户(Smart Windows)以及液晶聚合物(LCPs)等领域的最新研究进展,强调液晶材料在柔性电子和软物质机器人中的潜力。 本书的特色 本书的编写风格力求平衡深度与广度。我们不仅提供了严格的物理基础,更注重将复杂的理论与实际可观察的现象紧密结合。书中穿插了大量的示意图和实际的实验照片,帮助读者建立直观的理解。此外,每章末尾都附有精选的思考题和延伸阅读建议,鼓励读者进行批判性思考和进一步探索。 《液晶导论》是一份邀请函,邀请所有对物质科学充满好奇的探索者,共同步入这个由分子排列的精妙舞蹈所编织而成的,光与电交织的迷人世界。阅读完本书,您将具备扎实的理论框架,足以理解并参与到当前液晶科学与技术的最前沿研究中。 ---

作者简介

目录信息

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用户评价

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这本书的叙事节奏把握得十分巧妙,它没有一开始就用密集的公式将人压垮,而是采取了一种循序渐进、层层递进的教学策略。开篇部分,作者用生动的语言勾勒出液晶态在自然界中的普遍存在,从生物膜的结构到日常的显示技术,立刻将抽象的物理概念与读者的生活经验联系起来,极大地激发了我的好奇心。随后,笔锋一转,开始系统地介绍分子结构与介晶性质之间的构效关系,这部分内容的逻辑性极强,如同搭建一座精密的建筑,每块砖(分子参数)的放置都决定了上层结构(宏观性能)的稳固。我特别欣赏作者在介绍各向异性(Anisotropy)时所使用的类比,那种将矢量和张量概念融入具体物理图像的方法,帮助我清晰地理解了分子取向和电光效应之间的非线性关系。这本书的优点在于,它不仅告诉你“是什么”,更重要的是深入解释了“为什么会是这样”。即使是那些看似简单的现象,作者也能追溯到其最底层的热力学或量子力学起源,这种对原理的执着探究,使得阅读过程充满了发现的乐趣,每一次翻页都像是解开了一个新的谜题。

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这本书在美学和内容深度上达到了一个令人惊叹的平衡点。它的装帧设计简洁而富有现代感,纸张的质感也非常好,长时间阅读也不会感到疲劳,这对于一本需要反复查阅的专业书籍来说至关重要。更重要的是,作者在全书贯穿了一种对“秩序与混沌的辩证关系”的哲学思考。液晶,本身就是介于完全无序的液体和严格有序的晶体之间的奇特状态,书中对这种“中间态”的描述,充满了对物质世界深层规律的敬畏。例如,它探讨了液晶的拓扑性质如何映射到更抽象的数学空间,这种跨学科的视野极大地拓宽了我对物理学边界的认知。这本书读完后,我不仅对液晶的具体物理有了深入的理解,更重要的是,它激发了我用更广阔、更具包容性的眼光去看待所有处于“临界”或“过渡”状态的物理系统。它成功地将一门专业性极强的学科,升华为对物质形态本质的深刻洞察,这种精神层面的收获,远超出了购买此书的初始目的。

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这本书真是让人眼前一亮,它以一种近乎诗意的笔触,深入探讨了宏观世界与微观粒子之间那种微妙而迷人的互动。作者似乎对材料科学有着一种近乎宗教般的热忱,将原本枯燥的物理化学过程描绘得引人入胜。我尤其欣赏书中对于“相变”这一核心概念的阐释,那种从有序到无序,再到重新建立起一种新秩序的动态过程,被描绘得淋漓尽致。它不仅仅是理论的堆砌,更像是给读者打开了一扇通往物质深层秘密的窗户。例如,书中关于拓扑缺陷的讨论,那种空间结构的不连续性如何影响整体宏观性质的章节,读起来酣畅淋漓。我感觉自己不是在阅读一本教科书,而是在跟随一位经验丰富的向导,穿越一片充满奇异晶体的迷宫。书中的图示质量极高,那些精细的分子排列图谱,配合着清晰的数学推导,使得复杂的理论变得触手可及。尽管涉及大量的高级数学工具,但作者总能巧妙地在公式与物理直觉之间架起桥梁,让人在解开方程的同时,也能感受到背后那种深刻的物理美感。这种平衡感,在同类书籍中是极其罕见的,它既满足了研究人员对严谨性的要求,也照顾了初学者对直观理解的渴望。

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翻开这本书,我立刻被其坚实的研究基础和广阔的视野所震撼。它绝非那种浮于表面的科普读物,而是真正扎根于前沿实验数据和严格理论框架之上的学术力作。书中对各种液晶态的分类,特别是那些新兴的、尚未被完全理解的复杂拓扑相,进行了极其详尽的梳理和辨析。我注意到作者在引用文献时非常严谨,几乎每一项关键结论都有明确的出处,这极大地增加了其说服力。特别是关于液晶在电场和磁场响应方面的动力学模型构建,作者似乎融合了流体力学、电磁学以及统计物理学的精髓,形成了一套自洽且极具预测性的分析工具。在阅读相关章节时,我不得不频繁地查阅背景知识,但这并非因为作者的叙述不清,而是因为其内容的深度和广度要求读者具备相当的知识储备。这本书更像是一本“工具箱”,里面装满了解决特定类型物理问题的精密仪器。对于那些希望将理论应用于实际器件开发或深入探究材料本征性质的科研人员来说,这本书无疑是不可或缺的参考手册,其详尽的实验方法论和参数讨论,为后续的研究工作提供了坚实的操作指南和参照系。

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作为一名希望快速掌握某一领域前沿进展的研究生,我对这本书的实用价值给予高度评价。它对“动态液晶”——即那些在时间维度上表现出复杂行为的系统——的专题讨论,可以说是当前学术界的一个热点难点。作者并没有回避这些挑战性的主题,反而以一种挑战者的姿态,清晰地梳理了现有的理论模型(如各向异性流体模型)在描述高频振荡或非平衡态下的局限性。书中对反馈机制和自组织临界性的探讨,展示了作者对非线性动力学深刻的理解。此外,附录部分提供的数值模拟算法的伪代码和参数设置建议,对于动手能力强的读者来说,简直是雪中送炭。我测试了书中提到的一种模拟方案,结果与预期高度吻合,这证明了书中理论推导的可靠性和实际操作的可行性。这本书无疑是为那些准备投身该领域、寻求突破的“实干家”量身定制的,它提供的不仅仅是知识,更是一套解决实际问题的科学方法论和实践路径图。

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