太赫茲輻射物理及應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[意] 馬泰奧·佩倫佐尼(MatteoPerenzo 著

圖書標籤:

• 太赫茲
• 太赫茲輻射
• 物理
• 應用
• 電磁波
• 光譜學
• 材料科學
• 半導體
• 探測技術
• 成像技術

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齣版社： 華中科技大學齣版社

ISBN：9787568025546

商品編碼：25564579310

齣版時間：2017-06-01

作  者:(意)馬泰奧·佩倫佐尼(Matteo Perenzoni),(英)道格拉斯·保羅(Douglas J.Paul) 編著 定  價:98 齣 版 社:華中科技大學齣版社 齣版日期:2017年06月01日 頁  數:255 裝  幀:精裝 ISBN:9787568025546 ●1.1光電導和光電二極管的基本原理/2
●1.1.1探測器的性能參數/2
●1.1.2太赫茲波段的相關問題/5
●1.2半導體量子阱/5
●1.2.1量子阱/6
●1.2.2摻雜/8
●1.3子帶躍遷/9
●1.3.1吸收譜綫與選擇定則/9
●1.3.2多體效應/11
●1.4多量子阱係統中的輸運/12
●1.4.1發射-捕獲模型/12
●1.4.2動力學模型/14
●1.4.3隧穿電流/15
●1.5量子阱探測器/16
●1.5.1優化設計/16
●1.5.2光耦閤/17
●1.5.3工藝狀況/18
●1.5.4量子級聯探測器/19
●1.6量子點探測器/21
●1.6.1量子點製備/21
●部分目錄

內容簡介

馬泰奧·佩倫佐尼、道格拉斯·保羅編著的《太赫茲輻射物理及應用(精)》涵蓋瞭太赫茲輻射和應用的近期新進展。本書分為三部分：太赫茲探測、太赫茲産生、太赫茲係統和應用。這三部分完整地嚮讀者介紹瞭太赫茲輻射的産生和探測中的物理問題，由器件與元件構成的係統及其在不同領域的應用。 (意)馬泰奧·佩倫佐尼(Matteo Perenzoni),(英)道格拉斯·保羅(Douglas J.Paul) 編著 Douglas J.Paul美國格拉斯哥大學教授，愛丁堡皇傢學會會士，物理研究所（Institute of Physics）特許物理學傢（Chartered Physicist），IEEE不錯會士，英國工程和自然科學研究委員會（EPSRA）不錯會士，在劍橋大學卡文迪什實驗室攻讀博士學位期間負責所有的矽/鍺矽研究項目。他是多傢政府部門谘詢委員會的顧問，如內政部、政府科學辦公室、國防科學顧問辦公室等，並於2004年至2008年期間擔當北約海關與邊境保護科學小組的英國代錶。Paul教授在眾多靠前會議擔當評委會成員，是物理研究所《半導體科學技術》雜誌的編委會成員等

宇宙的低語：從量子場論到引力波天文學 引言 本書旨在深入探索現代物理學的兩個前沿領域：量子場論（Quantum Field Theory, QFT）在粒子物理學和凝聚態物理學中的精妙應用，以及引力波天文學（Gravitational Wave Astronomy）如何以前所未有的精度揭示宇宙的極端動態事件。我們聚焦於理論構建的嚴謹性與實驗觀測的突破性進展之間的深刻聯係，力求為專業研究人員、高年級本科生及研究生提供一個全麵且具有啓發性的視角。本書內容完全獨立於任何特定電磁波譜範圍的研究，尤其不涉及太赫茲輻射的物理特性及其工程應用。 --- 第一部分：量子場論的現代基石 本部分將從規範場論（Gauge Theory）的嚴格數學框架齣發，構建描述基本粒子相互作用的理論模型。 第一章：規範不變性與標準模型（The Standard Model） 1.1 拉格朗日量密度與最小耦閤： 我們將詳細闡述如何通過要求拉格朗日量密度在規範變換下保持不變性（Local Gauge Invariance），自然地導齣電磁相互作用、弱相互作用和強相互作用的動力學描述。重點討論 $U(1) imes SU(2)_L imes SU(3)_C$ 規範群的結構。 1.2 希格斯機製與質量的起源： 詳細剖析自發對稱性破缺（Spontaneous Symmetry Breaking, SSB）在規範理論中的核心作用。通過引入希格斯標量場，闡明規範玻色子（W和Z玻色子）如何獲得質量，以及費米子如何通過Yukawa耦閤獲得質量。討論如何從理論上界定誇剋和輕子的質量譜。 1.3 重整化群流（Renormalization Group Flow）： 本章深入探討如何在紫外發散（Ultraviolet Divergences）齣現時，通過係統的重整化程序，保持理論的物理完備性。我們將分析耦閤常數隨能量尺度變化的重整化群方程（RGEs），特彆是QCD中的漸近自由（Asymptotic Freedom）現象，以及電弱理論中的麵包屑效應。 第二章：超越標準模型（Beyond the Standard Model, BSM）的前沿 2.1 大統一理論（GUTs）的構想： 探索將電弱力與強核力統一於更大規範群（如 $SU(5)$ 或 $SO(10)$）的嘗試。討論如何預測質子衰變和中微子的非零質量。 2.2 超對稱性（Supersymmetry, SUSY）： 詳細介紹費米子與其對應的玻色子超伴子（Sparticles）的配對結構。分析SUSY如何解決標準模型中的“層級問題”（Hierarchy Problem），並討論其在解決暗物質候選粒子（如中性微子 Neutralino）方麵的潛力。 2.3 額外空間維度與膜世界理論： 探討Kaluza-Klein理論的現代發展，特彆是大額外維度模型（Large Extra Dimensions）。分析如何通過引力對額外維度的“泄漏”來解釋為什麼引力在宏觀尺度上錶現得如此微弱，並討論對TeV尺度物理的潛在觀測信號。 --- 第二部分：凝聚態物理中的量子場論工具 本部分將視角轉嚮多體係統，展示QFT如何成為描述凝聚態現象的通用語言。 第三章：多體係統中的激發與準粒子 3.1 二次量子化與産生/湮滅算符： 嚴格建立玻色子（如聲子、光子）和費米子（如電子）的二次量子化形式，定義 Fock空間。重點區分“真粒子”與“準粒子”的概念。 3.2 費曼圖在凝聚態中的應用： 討論如何利用費曼圖技術計算多體係統中的有效相互作用、散射振幅和粒子壽命。具體分析電子-電子散射和電子-聲子耦閤的微擾展開。 3.3 平均場理論與自洽方程： 從Hartree-Fock近似到密度泛函理論（Density Functional Theory, DFT）。詳細介紹 Kohn-Sham方程組的推導，並討論準確處理電子交換關聯能的挑戰與方法。 第四章：拓撲凝聚態與新興物態 4.1 安德森局域化與傳輸理論： 研究無序係統對電子波函數的影響。引入傳輸矩陣方法，分析導電性與絕緣性的轉變點（臨界行為）。 4.2 拓撲絕緣體與量子霍爾效應： 探討能帶拓撲不變量（如Chern數）在分類材料物態中的核心作用。詳細分析二維電子氣在強磁場下量子化的霍爾電導率，及其與邊緣態的內在聯係。 4.3 朗道-費米液體理論的局限性： 分析在強關聯體係中（如高$T_c$超導體附近），費米子相互作用的復雜度如何導緻係統偏離標準的朗道描述，並介紹非費米液體模型的初步概念框架。 --- 第三部分：引力波天文學：時空的新窗口 本部分完全聚焦於廣義相對論（General Relativity, GR）在極端天體物理事件中的應用，即引力波的探測與分析。 第五章：廣義相對論基礎與波源建模 5.1 黎曼幾何與愛因斯坦場方程： 迴顧度規張量、裏奇張量和愛因斯坦張量在描述時空麯率中的作用。討論真空愛因斯坦方程在處理無源區域（如黑洞周圍）時的解析解。 5.2 綫性化引力理論與引力波産生： 推導在弱場近似下，時空度規微擾方程的波動形式。計算四極矩公式，精確描述加速質量（如雙星係統）如何以純張量擾動形式嚮外輻射能量。 5.3 極端質量並閤（EMRI/BBH/BNS）： 詳細分析雙黑洞並閤（BBH）、雙中子星並閤（BNS）和極端質量並閤（EMRI）的波形模闆。重點討論後牛頓（Post-Newtonian, PN）展開和數值相對論（Numerical Relativity, NR）在精確模擬並閤、潮汐瓦解和迴音結構中的關鍵作用。 第六章：引力波探測與宇宙學推斷 6.1 乾涉儀的原理與噪聲源： 闡述激光乾涉儀（如LIGO/Virgo/KAGRA）的工作原理，重點分析量子噪聲（標準量子極限）和技術噪聲（如地震噪聲、散粒噪聲）。討論如何通過信號處理技術（如匹配濾波）從背景中提取微弱信號。 6.2 多信使天文學與中子星物態方程： 分析中子星並閤事件（GW170817）如何同時提供引力波和電磁信號。討論引力波形中潮汐效應參數（Tidal Deformability）如何約束中子星內部的超高密度物質狀態方程（Equation of State, EoS）。 6.3 宇宙學參數的測量： 介紹利用“標準汽笛”（Standard Sirens，如BNS並閤）獨立測量哈勃常數 ($H_0$) 的方法。討論引力波背景（Stochastic Background）的潛在來源，包括早期宇宙的相變或宇宙弦的衰變。 --- 結論 本書的結構設計，從微觀的量子場論框架，過渡到宏觀的宇宙引力波探測，旨在展示現代物理學方法論的統一性。所涵蓋的主題均是當前理論和實驗研究的前沿熱點，它們依賴於高度抽象的數學工具和極端的實驗精度，共同推動我們對物質、能量和時空本質的理解。全書不涉及任何關於電磁波譜中特定頻段（如太赫茲）的深入探討。

評分☆☆☆☆☆

坦率地說，在翻閱這本厚厚的專著時，我最欣賞的是它對於“挑戰與未來”這一環節的坦誠態度。很多書籍傾嚮於粉飾太平，隻強調技術的光明麵，但《太赫茲輻射物理及應用》非常務實地列舉瞭當前太赫茲技術從實驗室走嚮大規模商業化所麵臨的幾大瓶頸。例如，如何實現穩定、緊湊且價格低廉的太赫茲源的集成化製造，以及在復雜電磁環境中如何保持太赫茲信號的穩定性等問題，作者都進行瞭深入的剖析，並且引用瞭最新的研究來探討潛在的解決方案。這種不迴避睏難的態度，反而增強瞭我對本書可信度的認可。它不僅僅是在介紹“我們能做什麼”，更是在探討“我們如何纔能做得更好”。特彆是關於太赫茲波段的頻譜分配和國際標準化的章節，極具前瞻性，對於需要進行前沿技術布局的機構來說，這些信息價值連城，指明瞭未來研發的方嚮。

評分☆☆☆☆☆

這本《太赫茲輻射物理及應用》聽名字就感覺非常專業，但實際上閱讀起來，我發現它並非那種拒人於韆裏之外的學術巨著。作者在開篇部分，對於太赫茲波段的基本物理特性，比如它介於紅外和微波之間的獨特地位，以及其電磁波譜中的“指紋區”意義，闡述得極為清晰。我印象特彆深刻的是關於太赫茲波産生機製的介紹，書中詳盡對比瞭多種産生源，從電子束加速到半導體雪崩等，每一個機製的優缺點和適用場景都被梳理得井井有條。特彆是對於高功率太赫茲源的最新研究進展，作者並沒有停留在理論層麵，而是結閤瞭實際的實驗裝置圖示和參數分析，這讓初涉此領域的讀者也能迅速建立起一個宏觀的認識框架。書中對太赫茲波與物質相互作用的章節，簡直是一場視覺和知識的雙重盛宴，各種吸收、透射、散射的案例分析，結閤大量的圖錶數據，讓人對如何利用太赫茲波來探測不同材料的分子結構有瞭非常直觀的理解。總而言之，對於希望係統瞭解太赫茲基礎物理的科研人員或者高年級學生來說，這本書無疑是一個紮實而可靠的起點，它成功地將深奧的物理原理用一種引人入勝的方式呈現瞭齣來。

評分☆☆☆☆☆

這本書的敘事節奏感非常獨特，它不像教科書那樣刻闆，更像是一位經驗豐富的領域專傢在娓娓道來。在介紹太赫茲探測器時，作者的筆觸變得異常細膩，對於那些靈敏度極高的熱釋電探測器和更前沿的低溫半導體探測器的工作原理，他沒有直接堆砌復雜的數學公式，而是通過形象的比喻和多角度的解釋，讓復雜的量子效應變得更容易被非理論物理背景的讀者所消化。這種“由淺入深，循序漸進”的講解方式，極大地降低瞭閱讀門檻。比如，在解釋如何提高信噪比的問題時，書中對噪聲源的分類和抑製手段的介紹，既涵蓋瞭環境因素，也深入到瞭器件本身的寄生效應，處理得麵麵俱到。我個人認為，這種對細節的關注和對讀者學習路徑的體貼，是本書區彆於市麵上其他同類書籍的關鍵優勢。它確保瞭即便是初學者，也不會在某個技術細節上迷失方嚮，而是能穩步構建起對整個太赫茲係統的認知。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本關於太赫茲技術的書後，我最想稱贊的是它在“應用”層麵的深度挖掘。很多技術書籍在理論部分講得頭頭是道，但一到實際應用就顯得力不從心，但這本《太赫茲輻射物理及應用》完全沒有這個問題。書中對太赫茲成像技術的介紹，簡直可以作為一本獨立的手冊來使用。從早期的掃描係統到如今先進的非綫性成像技術，每一種技術的空間分辨率、穿透深度以及抗乾擾能力都被細緻地剖析瞭。我尤其關注瞭它在安檢領域的應用案例，書中詳細描述瞭如何通過分析太赫茲光譜信號來區分不同種類的爆炸物和毒品，那種基於光譜指紋識彆的邏輯，邏輯嚴密，令人信服。此外，書中關於太赫茲在生物醫學診斷方麵的潛力描述，也展現瞭作者的前瞻性視野，例如利用太赫茲脈衝來監測皮膚癌組織的邊緣，這些都不僅僅是理論推演，而是有現實數據的支持。對於那些正在尋找將實驗室技術轉化為工業化解決方案的工程師而言，這本書提供瞭寶貴的工程實現思路和潛在的技術瓶頸分析，而不是空泛的願景。

評分☆☆☆☆☆

我對這本書的排版和圖文結閤方式非常滿意。在處理復雜的波導結構和腔體設計時，書中提供的三維剖麵圖和光路示意圖，清晰度極高，綫條流暢，幾乎不需要讀者去腦補空間結構。許多關鍵的實驗裝置圖，都標注瞭精確的尺寸比例和材料信息，這對於那些希望復現或改進某些實驗設置的研究人員來說，是極其寶貴的資料。此外，書中對曆史發展脈絡的梳理也做得非常到位，它沒有割裂地介紹各個子領域，而是將它們有機地串聯起來，例如，如何從早期的傅裏葉變換光譜儀一步步發展到現在的超寬帶脈衝源，讀者可以清晰地看到技術演進的邏輯鏈條。這本書的價值在於，它不僅是一本工具書，更是一部濃縮的太赫茲科學發展史，結構嚴謹，內容翔實，閱讀過程中幾乎沒有遇到任何信息中斷或邏輯跳躍的感覺，是值得反復研讀的典範之作。