Crystal Optics With Spatial Dispersion, and Excitons pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Vladimir Moiseevich Agranovich

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1984-09

价格:USD 105.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780387115207

丛书系列:

图书标签:

• 晶体光学
• 空间色散
• 激子
• 固体物理
• 光学物理
• 材料科学
• 量子光学
• 光谱学
• 半导体物理
• 光电子学

《晶体光学与空间色散：激子理论前沿》 这是一本深入探讨晶体光学核心概念的学术专著，特别关注了空间色散效应及其与激子现象的紧密联系。本书旨在为凝聚态物理、固体光学以及材料科学领域的研究者和高年级学生提供一个全面而严谨的理论框架。 核心内容概述： 本书的论述始于对传统光学理论的梳理，随后逐步引入了更精细的描述方式。传统光学往往将介质视为各向同性且对光波的响应只取决于局部电场。然而，在许多晶体材料中，尤其是在接近吸收共振时，材料对光的响应会随着光的波长（或波矢）而变化，这种现象即为空间色散。本书将系统地介绍如何在微观层面理解和量化空间色散。 第一部分：基础理论与模型 经典电动力学与物质响应： 回顾麦克斯韦方程组在介质中的应用，介绍介电常数、磁导率等宏观参量。在此基础上，引入微观电荷与电磁场的相互作用，建立起描述材料光学性质的理论基础。 晶体结构与对称性： 探讨晶体周期性势场对电子能带结构的影响，以及对称性在决定材料光学各向异性中的关键作用。 耦合模式理论（Coupled-Mode Theory）： 介绍如何利用耦合模式理论来描述不同光模式在介质中的相互作用，为后续引入空间色散打下基础。 第二部分：空间色散的引入与理论 微观起源： 深入分析空间色散产生的根源。当光的波长与晶格常数或电子相干长度可比拟时，材料的响应就不能再局限于局部。本书将从电子的动量（波矢）依赖性出发，阐述空间色散的微观机制。 介电函数的波矢依赖性： 核心内容之一是构建能够反映空间色散的介电函数张量 $epsilon(mathbf{k}, omega)$。将详细推导在不同模型下（例如，自由电子模型、Drude-Lorentz模型以及更精细的能带模型）介电函数的波矢依赖性 $mathbf{k}$ 的函数形式。 德博（Debye）-洛伦兹（Lorentz）模型推广： 讨论如何将经典的洛伦兹模型推广，使其包含空间色散项，从而能够更准确地描述具有激子吸收特性的材料。 急变电场（Spatial Dispersion Effect）的数学描述： 引入描述空间色散效应的数学工具，例如非局部极化率（nonlocal polarizability）。 第三部分：激子与空间色散的统一 激子理论基础： 详细介绍激子（exciton）的概念，包括弗兰克尔（Frenkel）激子和明纳（Mott-Wannier）激子。解释激子如何形成，以及它们如何影响材料的光学吸收和发射谱。 激子与空间色散的联系： 这是本书的核心贡献。将清晰地展示，具有有限尺寸的激子（Frenkel激子）的形成本质上就是一种空间色散现象。激子的动量和能量与光波的动量和能量的匹配是实现有效光-激子耦合的关键。 激子极化子（Exciton Polaritons）： 详细分析光与激子在强耦合下的形成。激子极化子是光子和激子混合的准粒子，其色散关系（能量-动量关系）会显著偏离自由光子和自由激子的色散关系，并且这种偏离直接反映了空间色散和激子效应。本书将提供推导激子极化子色散关系的完整步骤。 不同激子模型下的空间色散： 讨论在不同近似下，激子模型（如线性振子模型、耦合振子模型）如何引入空间色散，以及如何影响激子极化子的行为。 第四部分：空间色散与激子效应的实验观测与应用 观测技术： 介绍用于观测空间色散和激子效应的实验技术，例如角度分辨光发射谱（ARPES）、反射谱、透射谱以及非线性光学测量等。 非局域性对光学现象的影响： 分析空间色散如何影响诸如表面等离激元（surface plasmons）、表面波（surface waves）以及光波在界面处的传播等现象。 激子极化子在光学器件中的应用潜力： 探讨激子极化子在光电器件（如LED、激光器、光学调制器）和量子信息处理中的潜在应用，例如光控制、光开关以及实现玻色-爱因斯坦凝聚等。 先进材料中的空间色散： 结合近年来二维材料（如单层二硫化钼、石墨烯）和纳米结构材料的研究进展，探讨这些材料中特有的空间色散和激子效应。 本书特色： 理论体系完整： 从基础经典理论出发，逐步过渡到复杂的量子力学模型，构建了一个自洽的理论框架。 重点突出： 深刻揭示了空间色散和激子现象的内在联系，为理解和利用这些效应提供了坚实的理论基础。 数学推导严谨： 提供详细的数学推导过程，便于读者深入理解公式的由来和物理意义。 概念清晰： 避免模糊不清的描述，力求用清晰的语言阐述复杂的物理概念。 面向前沿： 结合最新的研究进展，展现了该领域的研究热点和未来发展方向。 本书不仅是学习晶体光学理论的宝贵参考，更是激发研究灵感的源泉，对于希望在凝聚态物理光学领域做出贡献的学者而言，将是一份不可或缺的读物。

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深入阅读后，我发现作者对于理论体系的构建有着大师级的掌控力，他不仅仅是在罗列事实和公式，更像是在搭建一个宏大的、逻辑自洽的理论框架。你会清晰地看到，不同的物理现象是如何从几个核心的、公理化的假设中层层推导出来的，这种自上而下的逻辑推演过程，极大地增强了知识的连贯性和说服力。特别是涉及到某些非线性效应的讨论部分，作者没有满足于给出最终的解，而是细致地剖析了每一步近似或变换背后的物理意义，这使得读者可以真正地“看懂”为什么是这个结果，而不是死记硬背一个结论。这种对推导链条的忠实呈现，培养的不仅是计算能力，更是物理学家特有的洞察力，教人如何思考问题、如何构建模型，这比单纯的知识传授要宝贵得多。

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这本书的装帧和排版简直是印刷工艺的典范，那种厚重感和纸张的触感，让人立刻觉得这不是一本随随便便的教材，而是凝结了多年心血的学术巨著。拿到手里沉甸甸的，翻开扉页，清晰的字体和合理的行间距让人在长时间阅读后也不会感到眼睛疲劳。尤其值得称赞的是那些复杂的数学公式和图表的绘制，线条锐利，逻辑分明，即便是处理那些抽象的物理概念，也能通过精美的插图得到直观的理解。封面设计也很有品味，那种深沉的色调和恰到好处的留白，透露出一种内敛而专业的学术气质，完全符合它作为一本前沿物理专著的身份。我甚至花了好久时间去欣赏书中的一些历史照片或早期实验装置的插图，那些历史的沉淀感，让人对接下来的内容充满了敬畏和期待。总而言之，从物理接触的第一秒起，这本书在物质形态上就成功地建立了权威感和阅读的愉悦感，这是很多现代出版物难以企及的高度。

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这本书在引用和交叉参考方面做得相当出色，它并非一本孤立的著作，而是深深植根于整个物理学历史和最新进展之中。每当引入一个关键的理论模型或实验发现时，脚注和参考文献列表都异常详尽，准确地指引读者去探寻更深层次的原始文献或相关领域的拓展讨论。这种“地图式”的引导，对于需要进行文献调研和把握研究前沿的研究人员来说，是极其宝贵的资源。它暗示了作者对该领域文献的全面掌握，也为读者提供了一条清晰的、可以无限延伸的学习路径。我发现，仅仅是梳理书中所引用的那些经典论文，就已经是一次意义非凡的学术旅程的开始了，这本书更像是一把钥匙，通往一个广阔的知识迷宫。

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这本书的叙述风格，初读之下，会让人感到一种近乎苛刻的严谨性，它似乎对读者的背景知识有着很高的要求，仿佛作者在用一种只有领域内专家才能完全心领神会的“行话”进行交流。每一个概念的引入都建立在扎实的前置知识之上，很少使用过渡性的比喻或过于简化的类比，这使得内容显得极为紧凑和高效，但也意味着初学者需要频繁地查阅参考资料来填补理解上的空白。这种直击核心、不绕弯子的写作方式，对于已经有一定基础的研究人员来说，无疑是一种福音，能够迅速穿越表面的喧嚣，直达物理现象的本质。但对于想要入门这一领域的新人，初期的门槛可能会显得有些陡峭，需要极大的毅力和专注力才能爬过最初的几章。它的节奏感是匀速而有力的，像一台精密运作的机器，每一个齿轮都咬合得天衣无缝，不允许任何松懈或含糊。

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从实际应用和解决问题的角度来看，这本书的价值在于它为复杂系统的分析提供了一套坚实而优雅的数学工具箱。它没有过多地停留在宏观现象的描述，而是将读者拉入微观层面，去理解那些决定宏观特性的基本粒子或集体激发行为。书中提供的许多解析方法和数值模拟的框架，具有极强的可迁移性，即使面对一些尚未被充分研究的新型材料或体系，也能从中找到适用的分析思路。这种强调“工具”而非仅仅是“知识”的编写理念，使得这本书的实用价值远远超出了课堂教学的范畴，更像是一本可以在实验室和研究室中常备的、随时可以取用的“行动指南”，帮助科研人员将理论构想转化为可验证的预测。

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