磁學(xué)

內(nèi)容概要

磁學(xué)是物理學(xué)最古老的研究領(lǐng)域之一，目前仍然充滿了生機(jī)活力。本書(shū)詳細(xì)介紹了磁學(xué)領(lǐng)域的歷史發(fā)展、物理基礎(chǔ)和當(dāng)前研究工作，適合作為高年級(jí)本科生和研究生的磁學(xué)教學(xué)參考書(shū)，對(duì)相關(guān)科研工作者也會(huì)有所裨益。
《磁學(xué)——從基礎(chǔ)知識(shí)到納米尺度超快動(dòng)力學(xué)》致力于討論磁學(xué)的基本概念和現(xiàn)代應(yīng)用，重點(diǎn)介紹當(dāng)前磁學(xué)研究的一些熱點(diǎn)問(wèn)題。在詳細(xì)介紹磁學(xué)基本概念的基礎(chǔ)上，本書(shū)不僅強(qiáng)調(diào)現(xiàn)代磁學(xué)研究和技術(shù)應(yīng)用中的基礎(chǔ)知識(shí)，還重點(diǎn)介紹了新的實(shí)驗(yàn)方法，例如自旋極化電子束和偏振X射線實(shí)驗(yàn)。在許多情況下，作者都是利用現(xiàn)代應(yīng)用的例子來(lái)說(shuō)明基本定律。
在簡(jiǎn)要介紹了磁學(xué)的歷史發(fā)展之后，《磁學(xué)——從基礎(chǔ)知識(shí)到納米尺度超快動(dòng)力學(xué)》詳細(xì)介紹了電磁場(chǎng)和磁矩的基本知識(shí)，深入討論了磁相互作用，特別是固體中的電磁相互作用，然后對(duì)自旋極化電子技術(shù)和偏振x射線技術(shù)進(jìn)行了重點(diǎn)介紹。隨后講述的是鐵磁性金屬的磁學(xué)性質(zhì)以及磁性金屬中的物理現(xiàn)象：自發(fā)磁化、各向異性和磁疇等概念、金屬磁性的能帶模型。過(guò)渡族金屬的電阻率以及金屬中與自旋有關(guān)的電子躍遷過(guò)程等等。最后，在鐵磁金屬的表面和界面、電子輸運(yùn)和自旋輸運(yùn)、超快磁化動(dòng)力學(xué)這三千方面，深入分析了當(dāng)前磁學(xué)研究的熱點(diǎn)內(nèi)容。兩位作者史拓、希格曼都是出色的演說(shuō)家，知道如何吸引聽(tīng)眾。

作者簡(jiǎn)介

作者：（德國(guó)）史拓（J.Stohr） （德國(guó)）希格曼（H.C.Siegmann） 譯者：姬揚(yáng)

書(shū)籍目錄

中文版序言
preface ofthe chinese edition
譯者序
前言
第1章 導(dǎo)論
1.1 磁性：神奇而實(shí)用
1.2 磁學(xué)的歷史
1.3 磁性質(zhì)、中子、自旋極化電子和偏振x射線
1.4 20世紀(jì)下半葉的發(fā)展
1.5 關(guān)于未來(lái)的思考
1.6 本書(shū)簡(jiǎn)介
第一部分 場(chǎng)和矩
第2章 電場(chǎng)、電流和磁場(chǎng)
2.1 磁學(xué)中的符號(hào)和單位
2.2 電場(chǎng)
2.3 電流及其磁場(chǎng)
2.4 大電流密度
2.5 材料中的磁場(chǎng)和電場(chǎng)
2.6 磁性材料中三個(gè)磁矢量之間的關(guān)系
2.7 電場(chǎng)和磁場(chǎng)的對(duì)稱(chēng)性質(zhì)
第3章 磁矩及其與磁場(chǎng)的相互作用
3.1 磁矩的經(jīng)典定義
3.2 從經(jīng)典磁矩到量子磁矩
3.3 外磁場(chǎng)中的磁偶極矩
3.4 磁場(chǎng)中磁偶極的能量
3.5 非均勻磁場(chǎng)作用在磁偶極上的力
3.6 磁場(chǎng)作用在磁矩上的轉(zhuǎn)矩
3.7 時(shí)間與能量的關(guān)聯(lián)
第4章 依賴于時(shí)間的電磁場(chǎng)
4.1 概述
4.2 相對(duì)論性運(yùn)動(dòng)的基本概念
4.3 勻速運(yùn)動(dòng)電荷的電磁場(chǎng)：速度場(chǎng)
4.4 加速場(chǎng)：電磁輻射的產(chǎn)生
第5章 偏振電磁波
5.1 麥克斯韋方程及其對(duì)稱(chēng)性
5.2 電磁波公式
5.3 電磁波的強(qiáng)度、通量、能量和動(dòng)量
5.4 偏振電磁波的基本態(tài)
5.5 自然偏振和橢圓偏振
5.6 電磁波在手性介質(zhì)和磁性介質(zhì)中的透射
……
第二部分 磁相互作用的歷史和概念
第6章 交換相互作用、自旋-軌道相互作用和塞曼相互作用
第7章 固體中的電磁相互作用
第三部分 自旋極化電子和偏振X射線技術(shù)
第8章 自旋極化電子和磁學(xué)
第9章 偏振光子與物質(zhì)的相互作用
第10章 X射線和磁學(xué)：光譜學(xué)和顯微術(shù)
第四部分 鐵磁金屬的性質(zhì)和現(xiàn)象
第11章 自發(fā)磁化、各向異性和磁疇
第12章 金屬的磁性
第五部分 當(dāng)代磁學(xué)的一些主題
第13章 鐵磁金屬的表面和界面
第14章 電子輸運(yùn)和自旋輸運(yùn)
第15章 超快磁化動(dòng)力學(xué)
第六部分 附錄
參考文獻(xiàn)
常見(jiàn)縮寫(xiě)和中英對(duì)照索引
作譯者簡(jiǎn)介

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   1.6本書(shū)簡(jiǎn)介 顯而易見(jiàn)，磁學(xué)領(lǐng)域中激動(dòng)人心的事情太多了，無(wú)論是歷史成就還是未來(lái)發(fā)展，都是如此。本書(shū)致力于將基本理論和先進(jìn)理念聯(lián)系起來(lái)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，我們將本書(shū)分為五個(gè)主要部分，它們位于第1章導(dǎo)論之后、第六部分附錄之前。 第一部分討論靜電場(chǎng)和靜磁場(chǎng)、磁矩以及依賴于時(shí)間的電磁場(chǎng)的概念，重點(diǎn)在于電磁波及其偏振。 第2章首先綜述了電場(chǎng)和磁場(chǎng)的起源和基本概念，討論了電磁場(chǎng)在材料中如何變化。重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了電場(chǎng)和磁場(chǎng)在對(duì)稱(chēng)性質(zhì)上的基本差別。 第3章討論磁矩的概念及其起源、磁矩和磁場(chǎng)之間的基本相互作用、它們?cè)诖艌?chǎng)中的能量、在非均勻磁場(chǎng)中感受到的力，還討論了轉(zhuǎn)矩這個(gè)重要概念。將磁力的概念和斯特恩一蓋拉赫實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來(lái)，我們介紹了自旋這個(gè)量子力學(xué)概念。轉(zhuǎn)矩與磁化矢量在時(shí)域中的高速演化有關(guān)，它們由朗道一栗弗席茲一吉爾伯特方程（Landau—Lifshitz—Gilbert equation）中的進(jìn)動(dòng)項(xiàng)和阻尼項(xiàng)描述，可以用磁共振方法探測(cè)。我們明確討論了如何在時(shí)域或者頻域（能量空間）探測(cè)動(dòng)力學(xué)過(guò)程，并且討論了這個(gè)重要的能量一時(shí)間關(guān)聯(lián)的起源。 第4章將靜電場(chǎng)和靜磁場(chǎng)的概念推廣到依賴于時(shí)間的電磁場(chǎng)。特別討論了相對(duì)論性電子產(chǎn)生的電磁場(chǎng)，因?yàn)檫@些場(chǎng)在超快磁學(xué)研究中非常重要。簡(jiǎn)要回顧相對(duì)論的概念之后，我們討論了速度場(chǎng)——它們是跟隨著生成電荷運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)，指出了相對(duì)論性電子束能夠產(chǎn)生超短、超強(qiáng)場(chǎng)脈沖的原因。接著討論更為熟悉的加速場(chǎng)——即加速或減速運(yùn)動(dòng)的相對(duì)論性的電荷產(chǎn)生的電磁輻射。我們還特地概述了同步輻射和X射線自由電子激光器輻射的基本概念。 第5章致力于討論電磁波，證明可以自然地從麥克斯韋方程中推導(dǎo)出電磁波。特別討論了偏振電磁波的性質(zhì)，通過(guò)圓偏振光的例子，強(qiáng)調(diào)了角動(dòng)量和手性（chirality）這兩個(gè)重要概念之間的區(qū)別。最后，通過(guò)討論電磁波在磁性介質(zhì)和手性介質(zhì)中的透射，簡(jiǎn)要地說(shuō)明了這些概念。 第二部分的兩章內(nèi)容非常豐富，從歷史發(fā)展和現(xiàn)代理論方面討論了原子、分子和固體中基本磁相互作用。 第6章回顧了三種磁相互作用的概念和歷史：交換相互作用、自旋一軌道相互作用和塞曼相互作用。目的在于講述磁學(xué)的量子力學(xué)概念的歷史。綜述了早期原子和分子光譜學(xué)以及用來(lái)解釋光譜的量子理論的重要性。本章主要討論非常重要的交換相互作用。我們討論了氦原子和氫分子的研究如何導(dǎo)致了電子關(guān)聯(lián)的概念（表現(xiàn)在庫(kù)侖相互作用積分和交換相互作用積分上）和泡利原理的出現(xiàn)。針對(duì)氫分子，我們討論了著名的海特勒一倫敦（Heitler—London）計(jì)算：它為什么構(gòu)成了現(xiàn)代電子“局域化”觀念的基礎(chǔ)？它是如何將磁性質(zhì)與化學(xué)鍵的形成聯(lián)系到一起的？我們還討論了獨(dú)立電子模型的起源，它強(qiáng)調(diào)了電子的“非局域化”即巡游（意味著到處游蕩）特性。接著討論了重要的海森伯模型和哈巴德（Hubbard）模型。我們指出，雖然它們?cè)诂F(xiàn)代磁學(xué)研究中極為重要，但它們并不是從頭計(jì)算（ab initio）方法，只是在處理包含超過(guò)兩個(gè)電子的系統(tǒng)的時(shí)候，為了繞過(guò)困難才構(gòu)建出來(lái)的。討論了交換作用以后，我們接著討論自旋一軌道相互作用和塞曼相互作用。這兩種相互作用都是首先在原子光譜中觀測(cè)到的，只有在引入了量子理論和自旋的概念之后，才能夠完全地解釋它們。我們還討論了洪德的三個(gè)定則，它們猜測(cè)了自旋磁矩之間、軌道磁矩之間以及自旋磁矩和軌道磁矩之間的取向偏好。

媒體關(guān)注與評(píng)論

　　這本書(shū)精彩地介紹了磁學(xué)的基本概念和過(guò)去十年里的前沿進(jìn)展，完美地描述了當(dāng)前研究磁性質(zhì)的新穎技術(shù)——同步輻射X射線技術(shù)（X射線磁二色性譜和光電子發(fā)射電子顯微術(shù)，XMD和PEEM）。寫(xiě)得超級(jí)棒！兩位作者都是出色的演說(shuō)家，知道如何吸引聽(tīng)眾強(qiáng)力推薦?！　　x者書(shū)評(píng)

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