原子物理学/牛津大学研究生教材系列 [Atomic Physics] 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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内容简介

　　《原子物理学/牛津大学研究生教材系列》是为高年级本科生“高等原子物理”课撰写的教材，《原子物理学/牛津大学研究生教材系列》前几章介绍了原子物理的基本理论，可以使初次接触本领域的本科生建立基础，从而帮助他们理解书中内容。《原子物理学/牛津大学研究生教材系列》介绍了新的研究进展及其在玻色-爱因斯坦凝聚物质波干涉和利用捕陷离子进行量子计算方面的应用。通常的教科书仅强调原子结构的量子解释，《原子物理学/牛津大学研究生教材系列》作为补充则重点强调了理论的实验基础，最后几章尤其如此。《原子物理学/牛津大学研究生教材系列》包括大量习题，可供教学使用。

内页插图

目录

1 早期原子物理学
1．1 导引
1．2 氢原子光谱
1．3 Bohr理论
1．4 相对论效应
1．5 Moseley和原子数
1．6 辐射衰变
1．7 爱因斯坦A系数和B系数
1．8 Zeeman效应
1．8．1 Zeeman效应的实验观察
1．9 原子单位总结
习题
2 氢原子
2．1 Schrodinger方程
2．1．1 角向方程的解
2．1．2 径向方程的解
2．2 跃迁
2．2．1 选择定则
2．2．2 对■的积分
2．2．3 宇称
2．3 精细结构
2．3．1 电子的自旋
2．3．2 自旋一轨道相互作用
2．3．3 氢原子的精细结构
2．3．4 Larab位移
2．3．5 精细能级之间的跃迁
进一步阅读
习题
3 氦原子
3．1 氦原子的基态
3．2 氦原子的激发态
3．2．1 自旋本征态
3．2．2 氦原子中的跃迁
3．3 氦原子中的积分估计
3．3．1 基态
3．3．2 激发态：直接积分
3．3．3 激发态：交换积分
进一步阅读
习题
4 碱金属
4．1 壳层结构和周期表
4．2 量子数亏损
4．3 中心场近似
4．4 Schr6dinger方程的数值解
4．4．1 自洽解
4．5 自旋-轨道相互作用：量子方法
4．6 碱金属的精细结构
4．6．1 精细结构跃迁的相对强度
进一步阅读
习题
5 L-S耦合方式
5．1 LS耦合方式的精细结构
5．2 ■偶合方式
5．3 居问耦合：不同耦合方式之间的跃迁
5．4 L-S耦合方式的选择定则
5．5 Zeeman效应
5．6 小结
进一步阅读
习题
6 超精细结构和同位素移位
6．1 超精细结构
6．1．1 s电子的超精细结构
6．1．2 氢微波激射器
6．1．3 z≠0时的超精细结构
6．1．4 超精细结构与精细结构的比较
6．2 同位素移位
6．2．1 质量效应
6．2．2 体积移位
6．2．3 原子揭示的原子核信息
6．3 Zeeman效应和超精细结构
6．3．1 弱场下的Zeeman效应■BA
6．3．3 中间部分的场力
6．4 超精细结构的测量
6．4．1 原子束技术
6．4．2 原子钟
进一步阅读
习题
7 原子与辐射的相互作用
7．1 方程的建立
7．1．1 振荡电场的扰动
7．1．2 旋波近似
7．2 爱因斯坦B系数
7．3 与单色辐射的相互作用
7．3．1 π脉冲与π／2脉冲
7．3．2 Bloch矢量和Bloch球面
7．4 Ramsey条纹
7．5 辐射阻尼
7．5．1 经典偶极辐射阻尼
7．5．2 光Bloch球面
7．6 光吸收截面
7．6．1 纯辐射展宽截面
7．6．2 饱和强度
7．6．3 功率展宽
7．7 交流Stark效应／光频移
7．8 半经典理论注解
7．9 结论
进一步阅读
习题
8 无Doppler激光光谱
8．1 谱线的Doppler展宽
8．2 交叉束技术
8．3 饱和吸收光谱
8．3．1 饱和吸收光谱的原理
8．3．2 饱和吸收光谱的穿越共振
8．4 双光子光谱
8．5 激光光谱的校准
8．5．1 相对频率的校准
8．5．2 绝对校准
8．5．3 光频梳
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习题
9 原子冷却与捕陷
9．1 散射力
9．2 减慢原子束
9．2．1 啁啾冷却
9．3 光学黏胶技术
9．3．1 Doppler冷却的极限
9．4 磁光阱
9．5 偶极力导论
9．6 偶极力理论
9．6．1 光学晶格
9．7 SisyphtJs冷却技术
9．7．1 概论
9．7．2 Sisyphus冷却
9．7．3 Sisyphus冷却机制的极限
9．8 Raman跃迁
9．8．1 Raman跃迁的速度选择
9．8．2 Raman冷却
9．9 原子喷泉
9．1 0 总结
习题
10 磁捕陷、蒸发冷却和Bose-Einstein凝聚
10．1 磁捕陷的原理
10．2 磁捕陷
10．2．1 径向约束
10．2．2 轴向约束
10．3 蒸发冷却
10．4 Bose-Einstein凝聚
10．5 捕陷原子蒸气中的Bose-Einstein凝聚
10．5．1 散射长度
10．6 一种Bose-Einstein凝聚体
10．7 Bose凝聚气体的性质
10．7．1 声速
10．7．2 消退长度
10．7．3 Bose-Einstein凝聚的相干性
10．7．4 原子激光
10．8 总结
习题
11 原子干涉
11．1 杨氏双缝实验
11．2 原子的衍射光栅
11．3 三光栅干涉仪
11．4 旋转的测量
11．5 光对原子的衍射
11．5．1 Raman跃迁干涉测量技术
11．6 总结
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习题
12 离子阱
12．1 电场中离子的受力
12．2 Earnshaw定理
12．3 Paul阱
12．3．1 旋转马鞍上小球的平衡
12．3．2 交流场中的有效势
12．3．3 线性Paul阱
12．4 缓冲气冷却
12．5 激光冷却捕陷离子
12．6 量子跳跃
12．7 Penning阱和Paul阱
12．7．1 Penning阱
12．7．2 离子的质谱
12．7．3 电子的反常磁矩
12．8 电子束离子阱
12．9 解析侧带冷却
12．1 0 离子阱总结
进一步阅读
习题
13 量子计算
13．1 量子比特及其性质
13．1．1 纠缠
13．2 量子逻辑门
13．2．1 设计CNOT门
13．3 量子并行算法
13．4 量子计算机综述
13．5 退相干和量子纠错
13．6 总结
进一步阅读
习题
附录A 微扰理论
A．1 微扰理论的数学
A．2 相近频率经典振子的相互作用
附录B 静电能的计算
附录C 磁偶极跃迁
附录D 饱和吸收的线形
附录．E Raman跃迁和双光子跃迁
E．1 Raman跃迁
E．2 双光子跃迁
附录F Bose-Einstein凝聚有关统计力学知识
F．1 光子的统计力学
F．2 Bose-Einstein凝聚
F．2．1 谐振阱中的Bose-Einstein凝聚
参考文献
索引

前言/序言

　　This book is primarily intended to accompany an undergraduate coursein atomic physics. It covers the core material and a selection of moreadvanced topics that illustrate current research in this field. The firstsix chapters describe the basic principles of atomic structure， startingin Chapter 1 with a review of the classical ideas. Inevitably the dis-cussion of the structure of hydrogen and helium in these early chaptershas considerable overlap with introductory quantum mechanics courses，but an understanding of these simple systems provides the basis for thetreatment of more complex atoms in later chapters. Chapter 7 on theinteraction of radiation with atoms marks the transition between theearlier chapters on structure and the second half of the book which cov-ers laser spectroscopy， laser cooling， Bose-Einstein condensation of di-lute atomic vapours， matter-wave interferometry and ion trapping. Theexciting new developments in laser cooling and trapping of atoms andBose-Einstein condensation led to Nobel prizes in 1997 and 2001， respec-tively. Some of the other selected topics show the incredible precisionthat has been achieved by measurements in atomic physics experiments.This theme is taken up in the final chapter that looks at quantum infor-mation processing from an atomic physics perspective; the techniquesdeveloped for precision measurements on atoms and ions give exquisitecontrol over these quantum systems and enable elegant new ideas fromquantum computation to be implemented.
　　The book assumes a knowledge of quantum mechanics equivalent to anintroductory university course， e.g. the solution of the SchrSdinger equa-tion in three dimensions and perturbation theory. This initial knowledgewill be reinforced by many examples in this book; topics generally re-garded as difficult at the undergraduate level are explained in some de-tail， e.g. degenerate perturbation theory. The hierarchical structure ofatoms is well described by perturbation theory since the different layersof structure within atoms have considerably different energies associatedwith them， and this is reflected in the names of the gross， fine and hyper-fine structures. In the early chapters of this book， atomic physics mayappear to be simply applied quantum mechanics， i.e. we write down theHamiltonian for a given interaction and solve the SchrSdinger equationwith suitable approximations. I hope that the study of the more ad-vanced material in the later chapters will lead to a more mature anddeeper understanding of atomic physics. Throughout this book the ex-perimental basis of atomic physics is emphasised and it is hoped that the reader will gain some factual knowledge of atomic spectra.
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