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同步輻射:從發(fā)現(xiàn)到科學應用 版權信息
- ISBN：9787030714725
- 條形碼：9787030714725 ; 978-7-03-071472-5
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
同步輻射:從發(fā)現(xiàn)到科學應用 內(nèi)容簡介
本書共6章，主要內(nèi)容包括同步輻射的產(chǎn)生、性質(zhì)、實驗方法、應用實例以及國內(nèi)外發(fā)展趨勢。、2章介紹同步輻射在物質(zhì)科學研究領域的理論基礎及實驗方法。第3章介紹用同步輻射表征技術探究物質(zhì)的組成與結(jié)構。第4章主要介紹同步輻射在物質(zhì)成核生長、能源存儲與轉(zhuǎn)換以及多場調(diào)控下物質(zhì)變化的應用實例。第5章介紹優(yōu)選同步輻射光源的分布，概述各個光源的特色。第6章總結(jié)全書，并展望第四代同步輻射光源的發(fā)展前景。
同步輻射:從發(fā)現(xiàn)到科學應用 目錄
目錄
序一
序二
前言
同步輻射那些事兒
第1章 光的故事 001
1.1 什么是光：物理史上的百年爭論 003
1.2 光與物質(zhì)的碰撞 007
1.3 光從哪里來 010
1.4 科學之光的產(chǎn)生與發(fā)展 012
1.5 同步輻射光源的結(jié)構 016
1.6 與生俱來的優(yōu)越 028
參考文獻 032
第2章 光與物質(zhì)科學的交匯 033
2.1 被阻擋的光：目不暇接的斑斕 035
2.2 互不相讓的碰撞 048
2.3 一束光：無窮無盡的變幻 057
2.4 物質(zhì)世界里的視覺盛宴 077
參考文獻 092
第3章 揭開物質(zhì)的面紗 097
3.1 物質(zhì)結(jié)構：萬象之基 099
3.2 原子抱團的無限可能 123
3.3 追本溯源 132
3.4 每個物質(zhì)都是五彩斑斕的 141
3.5 萬物相融卻彼此存異 149
參考文獻 157
第4章 捕捉物質(zhì)每個演變瞬間 161
4.1 物質(zhì)的“起源” 163
4.2 能源危機大作戰(zhàn) 174
4.3 場的神奇力量 196
參考文獻 211
第5章 同步輻射光源世界大觀 215
5.1 國際同步輻射光源分布 217
5.2 常用低能同步輻射光源 219
5.3 常用中能同步輻射光源 224
5.4 常用高能同步輻射光源 231
5.5 X射線自由電子激光 239
參考文獻 241
第6章 總結(jié)與展望 243
索引 249
序一
序二
前言
同步輻射那些事兒
第1章 光的故事 001
1.1 什么是光：物理史上的百年爭論 003
1.2 光與物質(zhì)的碰撞 007
1.3 光從哪里來 010
1.4 科學之光的產(chǎn)生與發(fā)展 012
1.5 同步輻射光源的結(jié)構 016
1.6 與生俱來的優(yōu)越 028
參考文獻 032
第2章 光與物質(zhì)科學的交匯 033
2.1 被阻擋的光：目不暇接的斑斕 035
2.2 互不相讓的碰撞 048
2.3 一束光：無窮無盡的變幻 057
2.4 物質(zhì)世界里的視覺盛宴 077
參考文獻 092
第3章 揭開物質(zhì)的面紗 097
3.1 物質(zhì)結(jié)構：萬象之基 099
3.2 原子抱團的無限可能 123
3.3 追本溯源 132
3.4 每個物質(zhì)都是五彩斑斕的 141
3.5 萬物相融卻彼此存異 149
參考文獻 157
第4章 捕捉物質(zhì)每個演變瞬間 161
4.1 物質(zhì)的“起源” 163
4.2 能源危機大作戰(zhàn) 174
4.3 場的神奇力量 196
參考文獻 211
第5章 同步輻射光源世界大觀 215
5.1 國際同步輻射光源分布 217
5.2 常用低能同步輻射光源 219
5.3 常用中能同步輻射光源 224
5.4 常用高能同步輻射光源 231
5.5 X射線自由電子激光 239
參考文獻 241
第6章 總結(jié)與展望 243
索引 249
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同步輻射:從發(fā)現(xiàn)到科學應用 節(jié)選
第1章 光的故事 人類文明的發(fā)展，始終與光相伴。從電燈、X光到激光，更亮、更強的光源照亮一個個研究領域。迅速發(fā)展的同步輻射，更是憑借其無可比擬的優(yōu)異特性，成為人們進一步探索微觀世界的“眼睛”。 1.1 什么是光：物理史上的百年爭論 光的利用和開發(fā)是人類文明史的一部分。人們對光的認識經(jīng)歷了直觀體驗和科學認知兩個階段。春秋戰(zhàn)國時期，墨子在《墨經(jīng)》中（圖1.1）描述了光沿直線傳播的現(xiàn)象：“景，光之人，煦若射，下者之人也高；高者之人也下，足蔽下光，故成景于上；*蔽上光，故成景于下。在遠近有端，與于光，故景庫內(nèi)也。” 1.1 墨子及《墨經(jīng)》[1] 17世紀，科學家對“什么是光”這一問題的認識逐漸過渡為實驗論證的科學認知階段。以艾薩克 牛頓（Isaac Newton）為主的學派（粒子說）認為光是一種具有一定大小的粒子，然而以克里斯蒂安 惠更斯（Christiaan Huygens）為主的學派（波動說）則認為光是一種具有一定波長的以太波。牛頓詳細地描述了光的疊加和重合，從粒子的角度解釋了薄膜透光、牛頓環(huán)實驗及衍射等現(xiàn)象，然而波動說無法解釋這些現(xiàn)象，因此粒子說取得了早期的勝利[2]。 1801年，托馬斯 楊（Thomas Young）的楊氏干涉實驗為波動說奠定了堅實基礎。1819年，奧古斯汀-讓 菲涅耳（Augustin-Jean Fresnel）*次測量了光的波長，解釋了光的干涉、衍射現(xiàn)象。菲涅耳的理論為波動說提供了有力證據(jù)。 1864年，詹姆斯 克拉克 麥克斯韋（James Clerk Maxwell）認為光是一種特定波長的電磁波，*次將光和電磁波統(tǒng)一起來。1888年，海因里希 魯?shù)婪?赫茲（Heinrich Rudolf Hertz）用一系列實驗論證了光是電磁波的理論，并提出了電磁波是光的假說。 19世紀末，經(jīng)典物理學遇到了一些無法解釋的現(xiàn)象，如黑體輻射、康普頓效應、光電效應等。為了解釋這些現(xiàn)象，馬克斯 卡爾 恩斯特 路德維希 普朗克（Max Karl Ernst Ludwig Planck）*次提出量子理論，認為物質(zhì)吸收或發(fā)射的能量是由一定大小的單元組成，是一份一份的。 1905年，阿爾伯特 愛因斯坦（Albert Einstein）從普朗克的量子假設出發(fā)，認為光是由具有一定能量的光子組成的。光與物質(zhì)碰撞時，損失的能量只能是光量子的整數(shù)倍。1909年，愛因斯坦*次提出光既是一種波也是一種微粒的理論，認為光既有波動性也有粒子性。 1.1.1 光的邂逅 光的干涉 托馬斯 楊在研究牛頓環(huán)的明暗條紋時，發(fā)現(xiàn)波動說可以解釋干涉現(xiàn)象。他認為光波和世間萬物一樣具有加和性：如果兩列波正好波峰對波峰時，累加的結(jié)果就是原來的兩倍峰強；同理，兩列波正好波峰對波谷時，兩列波就會相互抵消（圖1.2）。基于此，他利用兩個小孔把一束光分成了兩束波長相等、相位不同的相干波，設計了著名的楊氏干涉實驗（圖1.3）。 圖1.2 波的疊加 圖1.3 楊氏干涉實驗[3， 4] 此外，分振幅干涉法也是獲得相干光的一種方法。這種方法利用光的反射和折射把一束光分解成兩束或多束光，然后再疊加。由于人們在薄膜上觀察到了分振幅干涉，所以分振幅干涉又被稱為薄膜干涉。 光的衍射 1690年，惠更斯*次提出波動原理—惠更斯原理，他認為每個波陣面都可以看成產(chǎn)生次級波的擾動中心。1819年，菲涅耳在惠更斯原理的基礎上提出了光是一種橫波的理論，成功解釋了衍射和偏振現(xiàn)象。不久之后，阿拉果設計了圓盤衍射實驗，驗證了菲涅耳的理論。菲涅耳的理論成為波動說的重要支撐依據(jù)，后來人們把這一理論稱為惠更斯-菲涅耳原理。人們熟知的小孔衍射就是一種菲涅耳衍射（圖1.4）。當一束光穿過圓孔后，就會發(fā)生菲涅耳衍射，衍射圖樣是一系列的同心圓環(huán)[3， 4]。 圖1.4 小孔衍射實驗 60年后，古斯塔夫 羅伯特 基爾霍夫（Gustav Robert Kirchhoff）在惠更斯-菲涅耳理論的基礎上提出了基爾霍夫衍射理論，與惠更斯-菲涅耳原理相比，基爾霍夫認為任意場點的任一閉合球面都可作為積分面。約瑟夫 馮 夫瑯禾費（Joseph von Fraunhofer）根據(jù)基爾霍夫理論，發(fā)現(xiàn)了夫瑯禾費遠場衍射。當觀測點在遠場位置，通過圓孔的衍射波逐漸趨于平面波，衍射圖像的大小發(fā)生改變。因此將衍射分為菲涅耳衍射和夫瑯禾費衍射兩大類。這兩類衍射被廣泛應用于晶體結(jié)構檢測。 1.1.2 電子的越獄 1887年，赫茲意外發(fā)現(xiàn)了光電現(xiàn)象。當光照射到金屬表面時，部分金屬表面的電子會逃離金屬表面，這種現(xiàn)象被稱為“光電效應”（圖1.5）。實驗表明了光電效應的基本特征：光能否從特定金屬表面轟出電子，取決于光的頻率高低。
同步輻射:從發(fā)現(xiàn)到科學應用 作者簡介
付磊，本科畢業(yè)于武漢大學化學學院，博士畢業(yè)于中國科學院化學研究所，國家自然科學基金委杰出青年基金獲得者。于美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室從事博士后研究，后加入北京大學，任副研究員，現(xiàn)任武漢大學教授、博導。研究興趣包括：原子制造、液態(tài)金屬新興應用。在利用同步輻射技術研究原子晶體生長機制方面具有豐富的經(jīng)驗。
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