自然科学总论 类型
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468千字 字数
2009-12-01 发行日期
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主编推荐语

本书介绍了近代物理学的重要概念、方法和前沿研究成果。

内容简介

本书分29个专题介绍了近代物理学各方面的概念、方法和前沿研究成果。内容包括近年来的重要研究方向，多数与诺贝尔奖有关，涉及凝聚态物理、原子分子物理与近代光学、核物理、粒子物理、天体物理与宇宙学等领域。论述侧重物理实质，并介绍近代物理的一些思想方法、研究方法和研究过程中的经验教训。

本书可作为高等院校理工科研究生或高年级本科生教材，也可供从事基础物理教学的教师作教学参考，对从事与物理学联系较多的各学科科技工作者也有参考价值。

目录

  • 版权信息
  • 第2版 前言
  • 第1版 前言
  • 1 量子力学基础概述
  • 1.1 物质的二象性，德布罗意假说及不确定关系
  • 1.2 量子力学态和力学量，本征函数与本征值问题
  • 1.3 态随时间的演化，定态
  • 1.4 一维问题举例：势阱，势垒，α衰变，量子相干
  • 1.5 角动量本征态，氢原子
  • 1.6 跃迁理论
  • 1.7 周期势，能带
  • 1.8 宏观水平的量子力学，约瑟夫森效应
  • 1.9 量子力学理论架构的发展
  • 参考文献
  • 2 量子统计分布简介
  • 2.1 统计假设及玻耳兹曼因子
  • 2.2 量子统计分布函数
  • 2.3 低温下的固体比热
  • 2.4 玻色-爱因斯坦凝聚及液氦Ⅱ相
  • 2.5 自由电子气
  • 2.6 简并电子气的热容量
  • 参考文献
  • 3 扫描探针显微镜
  • 3.1 引言
  • 3.1.1 显微镜的发展历史
  • 3.1.2 扫描探针显微镜的工作原理、工作模式和分辨率
  • 3.1.3 表面科学
  • 3.2 扫描隧道显微镜
  • 3.2.1 隧道效应
  • 3.2.2 STM的原理
  • 3.2.3 扫描隧道显微镜结构
  • 3.2.4 STM的应用举例
  • 3.3 扫描探针显微镜
  • 3.3.1 原子力显微镜
  • 3.3.2 其他的扫描探针显微镜和测量技术
  • 3.3.3 扫描近场光学显微镜
  • 3.4 单原子测量和控制
  • 3.5 小结
  • 参考文献
  • 4 正电子湮没和穆斯堡尔谱学
  • 4.1 正电子与正电子湮没谱学
  • 4.2 正电子湮没技术的基本原理与实验方法
  • 4.3 正电子湮没技术对固体缺陷的研究
  • 4.4 正电子束与微孔固体的研究
  • 4.5 慢正电子束
  • 4.6 穆斯堡尔效应
  • 4.7 穆斯堡尔谱研究及应用
  • 参考文献
  • 5 半导体微结构
  • 5.1 晶体管的发现
  • 5.2 半导体能带理论
  • 5.3 半导体微结构：量子阱与超晶格
  • 5.4 量子隧穿
  • 5.5 半导体微结构光子存储
  • 5.6 超晶格量子点高优值热电材料
  • 参考文献
  • 6 团簇和纳米管
  • 6.1 引言
  • 6.2 团簇物理
  • 6.2.1 团簇的稳定性与幻数
  • 6.2.2 五次对称性
  • 6.2.3 库仑爆炸
  • 6.2.4 团簇的熔化与凝固、相变
  • 6.2.5 磁学性质
  • 6.2.6 光学性质
  • 6.2.7 金属团簇催化活性
  • 6.2.8 理论模型
  • 6.3 富勒烯（C60）
  • 6.3.1 C60的发现
  • 6.3.2 富勒烯的物理性质
  • 6.3.3 富勒烯的化学性质
  • 6.3.4 其他富勒烯
  • 6.4 碳纳米管研究的进展
  • 6.4.1 碳纳米管的发现
  • 6.4.2 碳纳米管的结构
  • 6.4.3 其他碳纳米管结构
  • 6.4.4 碳纳米管的电子结构及性质
  • 6.4.5 碳纳米管的填充性
  • 参考文献
  • 7 超导
  • 7.1 引言
  • 7.2 零电阻特征
  • 7.3 磁性质：完全抗磁性和临界磁场
  • 7.3.1 迈斯纳效应
  • 7.3.2 临界磁场
  • 7.4 其他物理性质
  • 7.5 伦敦方程
  • 7.6 BCS理论及其预见
  • 7.6.1 BCS理论概述
  • 7.6.2 相干长度
  • 7.7 金兹堡-朗道理论和磁通量子化
  • 7.8 约瑟夫森效应
  • 7.8.1 约瑟夫森结
  • 7.8.2 超导量子干步仪（SQUID）
  • 7.9 高Tc氧化物超导体
  • 7.9.1 高温超导材料和结构特征
  • 7.9.2 高Tc铜氧化物超导体的物理性质
  • 参考文献
  • 8 液晶物理学和生物膜泡弹性理论
  • 8.1 引言
  • 8.2 液晶相类别
  • 8.3 指向矢和形变
  • 8.4 单轴液晶连续体理论
  • 8.5 层状A相和C相，铁电液晶
  • 8.6 聚合物液晶
  • 8.7 溶致液晶
  • 8.8 生物膜泡弹性理论
  • 8.9 形状方程式的一些已知特解
  • 8.10 非轴对称膜泡
  • 8.11 倾斜手性类脂双层
  • 参考文献
  • 9 半导体低维物理与应用
  • 9.1 半导体低维物理的开端——超晶格概念的提出与实现
  • 9.2 超晶格、量子阱的主要物理特性及应用
  • 9.2.1 量子约束效应[5]
  • 9.2.2 共振隧穿效应
  • 9.3 零维系统——半导体量子点的物理特性及应用
  • 9.3.1 量子点的类型及其制备
  • 9.3.2 “人工原子”中的电子
  • 9.3.3 量子点电子结构及物理特性
  • 9.3.4 量子点电子结构的理论模型
  • 9.3.5 量子点中的激子与光学特性
  • 9.3.6 量子点的应用举例
  • 9.4 低维系统中的新成员——纳米环
  • 9.4.1 研究背景
  • 9.4.2 纳米环中的少电子问题
  • 9.4.3 纳米环中的激子效应
  • 9.5 低维物理发展趋势与应用前景展望
  • 参考文献
  • 10 真实材料的量子理论：计算凝聚态物理
  • 10.1 引言
  • 10.2 密度泛函理论
  • 10.2.1 Hohenberg-Kohn定理
  • 10.2.2 Kohn-Sham方程
  • 10.2.3 交换关联泛函的近似
  • 10.3 第一原理计算方法
  • 10.4 应用
  • 10.4.1 超硬材料
  • 10.4.2 二维磁性
  • 参考文献
  • 11 量子霍尔效应
  • 11.1 经典霍尔效应
  • 11.2 电子在均匀磁场中的运动，朗道能级
  • 11.3 整数量子霍尔效应
  • 11.4 分数量子霍尔效应
  • 11.5 整数与分数量子霍尔效应的统一理解
  • 11.6 量子霍尔效应的整体相图
  • 11.7 磁通量子化
  • 参考文献
  • 12 量子计算与量子信息
  • 12.1 计算与物理
  • 12.2 量子力学的基本假定
  • 12.3 量子信息学
  • 12.4 量子计算机的基本结构
  • 12.4.1 量子比特、量子并行性
  • 12.4.2 量子门
  • 12.4.3 量子计算机和经典计算机的对比
  • 12.5 典型量子算法
  • 12.5.1 Shor的大数分解算法
  • 12.5.2 Deutsch-Jozsa算法
  • 12.5.3 Grover量子搜索算法、相位匹配及龙算法
  • 12.5.4 量子算法的特点
  • 12.6 量子计算机的实现方案
  • 12.6.1 离子阱方案
  • 12.6.2 腔QED方案
  • 12.6.3 Kane的半导体中的原子核自旋方案
  • 12.6.4 核磁共振量子计算机
  • 12.7 量子通信简介
  • 12.8 展望
  • 参考文献
  • 13 激光与非线性光学
  • 13.1 激光器的发明与发展
  • 13.2 激光的应用
  • 13.3 激光光谱学
  • 13.4 非线性光学
  • 13.5 超快激光的获得及应用
  • 参考文献
  • 14 原子钟（量子频标）
  • 14.1 微波频标——现今原子钟的主要形式
  • 14.2 微波频标的新发展
  • 14.3 光学频标的进展
  • 14.4 提高原子钟精度的意义
  • 参考文献
  • 15 激光冷却与捕陷中性原子
  • 15.1 激光冷却和捕陷原子研究的意义
  • 15.2 激光冷却和捕陷中性原子研究的历史发展
  • 15.3 激光冷却原子的物理机制
  • 15.3.1 多普勒冷却
  • 15.3.2 多普勒冷却的极限和不同冷却区的划分
  • 15.3.3 低于多普勒极限的冷却机制
  • 15.4 激光冷却原子的实验实现
  • 15.4.1 原子束的多普勒冷却减速
  • 15.4.2 三维“光学粘胶”
  • 15.5 原子阱
  • 15.5.1 磁阱
  • 15.5.2 光阱
  • 15.5.3 磁-光阱
  • 15.6 激光冷却和捕陷中性原子技术的应用
  • 15.6.1 原子喷泉
  • 15.6.2 玻色-爱因斯坦凝聚，原子激射器和原子物质波四波混频
  • 15.6.3 原子光学和原子芯片
  • 15.7 总结
  • 参考文献
  • 16 玻色-爱因斯坦凝聚
  • 16.1 序参量，相位相干性
  • 16.2 格罗斯-皮塔耶夫斯基方程，凝聚体的基态和集体激发态
  • 16.2.1 凝聚体的基态
  • 16.2.2 凝聚体的集体激发态
  • 16.2.3 涡旋和玻色-爱因斯坦凝聚体的稳定性
  • 16.3 费什巴赫共振及其应用
  • 16.4 玻色-爱因斯坦凝聚实验研究和天体物理
  • 16.4.1 BEC坍缩及爆发动力学
  • 16.4.2 简并费米气体，协助冷却
  • 16.5 双阱中的凝聚体，约瑟夫森效应
  • 16.6 光学点阵中的冷玻色原子
  • 16.6.1 玻色子哈巴德模型
  • 16.6.2 莫特绝缘体和超流体间的相变
  • 16.6.3 磁阱及光点阵中BEC的绝缘与超流相
  • 16.6.4 光点阵中的BEC实验研究
  • 16.7 亚稳态原子的BEC
  • 参考文献
  • 17 光子晶体导论
  • 17.1 引言
  • 17.2 从电子到光子
  • 17.3 光子晶体的基本性质：一个简单例子
  • 17.4 高维光子晶体的性质
  • 17.5 光子晶体研究中的解析方法
  • 17.6 光子晶体材料的制作技术
  • 17.7 三维光子晶体制作的研究进展
  • 17.8 光子晶体的应用
  • 17.8.1 增强非线性效应
  • 17.8.2 用于微波天线基底的光子晶体
  • 17.8.3 光子晶体缺陷模的应用
  • 17.9 光子晶体波导器件
  • 17.10 共轴光子晶体光纤
  • 17.11 控制自发辐射
  • 17.12 光子晶体中量子点的自发辐射
  • 17.13 用于量子阱激光器的光子晶体腔
  • 17.14 电磁场的反常传输效应及其应用
  • 17.15 光子晶体材料中的量子光学效应
  • 17.16 光子晶体中量子辐射的进一步探索
  • 17.17 光子晶体中原子的量子相干效应
  • 参考文献
  • 18 混沌与奇异吸引子
  • 18.1 何谓Sierpinski游戏
  • 18.2 Sierpinski点
  • 18.3 Sierpinski集合
  • 18.4 Sierpinski吸引子
  • 18.5 分形与自相似
  • 18.6 本征系数的分形
  • 18.7 本征系数的自相似性
  • 18.8 本征系数分形特征的意义
  • 参考文献
  • 19 量子力学系统的对称性
  • 19.1 引言
  • 19.2 对称性的定义
  • 19.3 时空间对称性与守恒律
  • 19.4 对称性与能级简并
  • 19.5 动力学对称性
  • 19.5.1 氢原子的动力学对称性
  • 19.5.2 原子核的相互作用玻色子模型
  • 19.6 超对称性
  • 19.6.1 超对称的定义
  • 19.6.2 一维物理实现
  • 19.6.3 能谱性质
  • 参考文献
  • 20 基本粒子的发现与径迹探测器
  • 20.1 引言
  • 20.2 第一代基本粒子
  • 20.3 Λ超子的发现与Ω超子的寻找
  • 20.4 多丝正比室和新粒子的发现
  • 20.5 硅微条探测器与顶夸克的发现
  • 参考文献
  • 21 电子深度非弹性散射及强子结构
  • 21.1 强子的结构观点
  • 21.2 高能电子弹性散射
  • 21.3 深度非弹性电子散射
  • 21.4 夸克-部分子模型
  • 21.5 核子自旋之谜及其他
  • 参考文献
  • 22 星体演化及脉冲双星引力研究
  • 22.1 星体演化概述
  • 22.2 脉冲双星的发现
  • 22.3 脉冲双星提供的引力研究
  • 22.4 引力波探测——探索宇宙的新窗口
  • 22.5 一个新的脉冲双星系统
  • 参考文献
  • 23 黑洞物理学
  • 23.1 历史发展简介
  • 23.2 自由粒子在视界外的运动
  • 23.3 旋转的黑洞
  • 23.4 寻找黑洞
  • 23.5 黑洞物理学的其他主要问题简介
  • 参考文献
  • 24 微波背景辐射、大爆炸和暴涨宇宙学
  • 24.1 哈勃定律及膨胀的宇宙
  • 24.2 微波背景辐射
  • 24.3 标准大爆炸模型
  • 24.4 暴涨宇宙学
  • 24.5 “宇宙背景辐射探索者”卫星的测量及其意义
  • 24.6 宇宙背景辐射探测卫星及望远镜的测量及其意义
  • 参考文献
  • 25 弱相互作用宇称不守恒
  • 25.1 对称性和守恒定律
  • 25.2 空间反演不变性和宇称守恒
  • 25.3 弱作用宇称不守恒问题
  • 25.4 CP联合变换和CPT定理
  • 25.5 弱作用和生物手性
  • 参考文献
  • 26 电弱相互作用的统一
  • 26.1 物理学中的统一
  • 26.2 电磁学理论与局域规范不变性
  • 26.3 杨振宁-米尔斯规范场
  • 26.4 弱相互作用
  • 26.5 对称性自发破缺
  • 26.6 弱作用与电磁作用的统一
  • 26.7 电弱统一理论的推论及实验验证
  • 26.8 标准模型与新物理
  • 26.9 进一步的统一：大统一、超弦与M理论
  • 参考文献
  • 27 夸克胶子等离子体
  • 27.1 引言
  • 27.2 夸克胶子等离子体的热力学性质
  • 27.3 QCD相变
  • 27.4 相对论重离子碰撞
  • 27.5 时空演化与集体现象
  • 27.6 夸克胶子等离子体的信号
  • 27.7 讨论
  • 参考文献
  • 28 自由电子激光
  • 28.1 引言
  • 28.2 自由电子激光的工作原理
  • 28.3 自由电子激光的关键技术
  • 28.4 自由电子激光发展趋势
  • 28.5 自由电子激光的应用
  • 28.6 结束语
  • 参考文献
  • 29 等离子体物理与受控核聚变
  • 29.1 引言
  • 29.2 劳逊判据和“得失相当”
  • 29.3 磁约束途径
  • 29.3.1 等离子体的约束和磁流体不稳定性
  • 29.3.2 等离子体的输运和微观不稳定性
  • 29.3.3 等离子体的加热和电流驱动
  • 29.4 惯性约束途径
  • 29.5 聚变物理——凝聚态中的核科学
  • 29.6 国际热核实验反应堆
  • 参考文献
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出版方

清华大学出版社

清华大学出版社成立于1980年6月，是由教育部主管、清华大学主办的综合出版单位。植根于“清华”这座久负盛名的高等学府，秉承清华人“自强不息，厚德载物”的人文精神，清华大学出版社在短短二十多年的时间里，迅速成长起来。清华大学出版社始终坚持弘扬科技文化产业、服务科教兴国战略的出版方向，把出版高等学校教学用书和科技图书作为主要任务，并为促进学术交流、繁荣出版事业设立了多项出版基金，逐渐形成了以出版高水平的教材和学术专著为主的鲜明特色，在教育出版领域树立了强势品牌。