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[德] 格罗斯曼（F.Grossmann） 著

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• 飞秒物理
• 强激光场
• 原子物理
• 分子物理
• 非线性光学
• 光与物质相互作用
• 量子电动力学
• 光谱学
• 激光物理
• 理论物理

店铺： 韵读图书专营店

出版社： 北京大学出版社

ISBN：9787301226872

商品编码：29677537258

包装：平装

出版时间：2013-07-01

图书基本信息
图书名称	理论飞秒物理:强激光场中的原子和分子:atoms and molecules in strong laser fields	作者	格罗斯曼（F.Grossmann）
定价	39.00元	出版社	北京大学出版社
ISBN	9787301226872	出版日期	2013-07-01
字数		页码	214
版次	1	装帧	平装
开本	16开	商品重量	0.359Kg

内容简介

《中外物理学精品书系·引进系列·理论飞秒物理：强激光场中的原子和分子（影印版）（英文）》内容丰富，涵盖面广，可读性强，其中既有对我国传统物理学发展的梳理和总结，也有对正在蓬勃发展的物理学前沿的全面展示；既引进和介绍了世界物理学研究的发展动态，也面向国际主流领域传播中国物理的专著。可以说，“中外物理学精品书系”力图完整呈现近现代世界和中国物理科学发展的全貌，是一部目前为数不多的兼具学术价值和阅读乐趣的经典物理丛书。

作者简介

目录

Part I Prerequisites 1 A Short Introductioto Laser Physics 1.1 The EinsteiCoefficients 1.2 Fundamentals of the Laser 1.2.1 Elementary Laser Theory 1.2.2 Realizatioof the Laser Principle 1.3 Pulsed Lasers 1.3.1 Frequency Comb 1.3.2 Carrier Envelope Phase 1.3.3 Husimi Representatioof Laser Pulses 1.A Some GaussiaIntegrals References 2 Time-Dependent Quantum Theory 2.1 The Time-Dependent Schrodinger Equation 2.1.1 Introduction 2.1.2 Time-EvolutioOperator 2.1.3 Spectral Information 2.1.4 Analytical Solutions for Wavepackets 2.2 Analytical Approaches 2.2.1 Feynman's Path Integral 2.2.2 Semiclassical Approximation 2.2.3 Time-Dependent PerturbatioTheory 2.2.4 Magnus Expansion 2.2.5 Time-Dependent Hartree Method 2.2.6 Quantum-Classical Methods 2.2.7 Floquet Theory 2.3 Numerical Methods 2.3.1 Orthogonal Basis Expansion 2.3.2 Split-Operator FFT Method 2.3.3 Alternative Methods of Time-Evolutio 2.3.4 Semiclassical Initial Value Representations 2.A The Royal Road to the Path Integral 2.B Variational Calculus 2.C Stability Matrix 2.D From the HK- to the VVG-Propagator References Part II Applications 3 Field Matter Coupling and Two-Level Systems 3.1 Light Matter Interaction 3.1.1 Minimal Coupling 3.1.2 Length Gauge 3.1.3 Kramers-Henneberger Transformatio 3.1.4 Volkov Wavepacket 3.2 Analytically Solvable Two-Level Problems 3.2.1 Dipole Matrix Element 3.2.2 Rabi Oscillations Induced by a Constant Perturbation 3.2.3 Time-Dependent Perturbations 3.2.4 Exactly Solvable Time-Dependent Cases 3.A Generalized Parity Transformation 3.B Two-Level System iaIncoherent Field References 4 Single ElectroAtoms iStrong Laser Fields 4.1 The HydrogeAtom 4.1.1 HydrogeiThree Dimensions 4.1.2 The One-Dimensional Coulomb Problem 4.2 Field Induced Ionization 4.2.1 Tunnel Ionizatio 4.2.2 MultiphotoIonization 4.2.3 ATI ithe Coulomb Potential 4.2.4 StabilizatioiVery Strong Fields 4.2.5 Atoms Driveby HCP 4.3 High Harmonic Generatio 4.3.1 Three-Step Model 4.3.2 Odd Harmonics Rule 4.3.3 Semiclassical Explanatioof the Plateau 4.3.4 Cutoff and Odd Harmonics Revisited 4.A More oAtomic Units …… References References Index

编辑推荐

文摘

序言

Part I Prerequisites 1 A Short Introductioto Laser Physics 1.1 The EinsteiCoefficients 1.2 Fundamentals of the Laser 1.2.1 Elementary Laser Theory 1.2.2 Realizatioof the Laser Principle 1.3 Pulsed Lasers 1.3.1 Frequency Comb 1.3.2 Carrier Envelope Phase 1.3.3 Husimi Representatioof Laser Pulses 1.A Some GaussiaIntegrals References 2 Time-Dependent Quantum Theory 2.1 The Time-Dependent Schrodinger Equation 2.1.1 Introduction 2.1.2 Time-EvolutioOperator 2.1.3 Spectral Information 2.1.4 Analytical Solutions for Wavepackets 2.2 Analytical Approaches 2.2.1 Feynman's Path Integral 2.2.2 Semiclassical Approximation 2.2.3 Time-Dependent PerturbatioTheory 2.2.4 Magnus Expansion 2.2.5 Time-Dependent Hartree Method 2.2.6 Quantum-Classical Methods 2.2.7 Floquet Theory 2.3 Numerical Methods 2.3.1 Orthogonal Basis Expansion 2.3.2 Split-Operator FFT Method 2.3.3 Alternative Methods of Time-Evolutio 2.3.4 Semiclassical Initial Value Representations 2.A The Royal Road to the Path Integral 2.B Variational Calculus 2.C Stability Matrix 2.D From the HK- to the VVG-Propagator References Part II Applications 3 Field Matter Coupling and Two-Level Systems 3.1 Light Matter Interaction 3.1.1 Minimal Coupling 3.1.2 Length Gauge 3.1.3 Kramers-Henneberger Transformatio 3.1.4 Volkov Wavepacket 3.2 Analytically Solvable Two-Level Problems 3.2.1 Dipole Matrix Element 3.2.2 Rabi Oscillations Induced by a Constant Perturbation 3.2.3 Time-Dependent Perturbations 3.2.4 Exactly Solvable Time-Dependent Cases 3.A Generalized Parity Transformation 3.B Two-Level System iaIncoherent Field References 4 Single ElectroAtoms iStrong Laser Fields 4.1 The HydrogeAtom 4.1.1 HydrogeiThree Dimensions 4.1.2 The One-Dimensional Coulomb Problem 4.2 Field Induced Ionization 4.2.1 Tunnel Ionizatio 4.2.2 MultiphotoIonization 4.2.3 ATI ithe Coulomb Potential 4.2.4 StabilizatioiVery Strong Fields 4.2.5 Atoms Driveby HCP 4.3 High Harmonic Generatio 4.3.1 Three-Step Model 4.3.2 Odd Harmonics Rule 4.3.3 Semiclassical Explanatioof the Plateau 4.3.4 Cutoff and Odd Harmonics Revisited 4.A More oAtomic Units …… References References Index

《量子织锦：探索微观世界的无限可能》 在这部引人入胜的著作中，我们踏上了一段穿越物质最深层奥秘的旅程。本书旨在为读者揭示一个宏大而精妙的宇宙——一个由原子和分子构成的微观世界，以及支配它们行为的深刻原理。不同于直接探讨特定物理现象，本书将聚焦于构建我们理解这一切的基础框架，引领读者深入洞察量子力学如何编织出我们所见的现实。 第一章：量子基石——波粒二象性与叠加态 我们的探索始于量子世界的基石：波粒二象性。我们将细致地剖析，为何在微观尺度下，粒子不再是简单的点状实体，而是展现出波动的特性；同时，波动的能量也能集中为离散的粒子。这并非抽象的哲学思辨，而是基于大量实验观测得出的结论。通过深入理解例如双缝干涉实验，我们将直观地感受到这种奇特的性质，并认识到经典物理学的局限性。 紧随其后，我们将引入量子叠加态的概念。在一个量子系统中，粒子可以同时处于多种可能状态的组合之中，直到测量行为将其“坍缩”到某一个确定的状态。我们将通过类比和简化模型，阐释这一反直觉但至关重要的原理。理解叠加态，是理解量子计算、量子通信等前沿技术的基础。我们将讨论，在一个粒子同时拥有两种“自旋”状态（例如向上和向下）的可能性下，其行为将如何与经典粒子截然不同。 第二章：量子纠缠——超越时空的奇妙联系 量子纠缠，被爱因斯坦称为“幽灵般的超距作用”，是量子世界中最令人费解也最迷人的现象之一。本书将详细阐述，当两个或多个粒子发生纠缠后，它们的状态将紧密关联，无论它们相距多远。对其中一个粒子的测量，会瞬时地影响另一个粒子的状态，这种联系似乎违背了我们对时空和因果律的直觉认知。 我们将探讨纠缠的产生机制，以及它在信息传递和计算方面的巨大潜力。通过分析贝尔不等式的违背，我们将看到纠缠如何证明量子世界的非局域性，彻底颠覆我们对宇宙运作方式的传统观念。本书将循序渐进地解析，为何纠缠态下的粒子对，即使相隔宇宙两端，也仿佛心灵相通，一个状态的改变立刻就能反映在另一个粒子上，这种联系的同步性是经典物理学无法解释的。 第三章：量子隧穿——突破经典障碍 在经典物理学中，一个物体要越过一个能量壁垒，必须拥有足够的能量来克服它。然而，在量子世界里，粒子却展现出一种令人惊叹的能力——量子隧穿。即使粒子能量低于势垒的高度，它仍有一定概率“穿过”这个壁垒，出现在另一侧。 我们将深入分析量子隧穿的数学描述，并通过实例，如放射性衰变和扫描隧道显微镜的工作原理，来展现这一现象的实际应用。理解量子隧穿，不仅有助于我们掌握核物理和半导体器件等领域的关键技术，更能让我们重新审视“可能性”在微观尺度上的真正含义。我们将用形象的比喻来描绘，想象一个球在一个山丘前，如果能量不足，它应该被弹回来，但量子粒子却有可能“挖个洞”或者“瞬间移动”过去，这是一种完全打破经典思维的现象。 第四章：不确定性原理——认识世界的内在边界 海森堡不确定性原理，是量子力学最著名的原理之一，它揭示了微观世界固有的不确定性。简而言之，我们无法同时精确地测量一个粒子的某些成对的物理量，例如位置和动量。测量其中一个量越精确，另一个量的不确定性就越大。 本书将详细探讨不确定性原理的数学形式，并分析其深刻的哲学含义。这并非由于测量仪器的局限，而是物质本身的内在属性。我们将讨论，这种内在的不确定性如何深刻地影响着我们对原子结构、化学键形成等现象的理解。我们将解释，为什么“知道”粒子的确切位置，就意味着“不知道”它的动量，反之亦然，这种限制是宇宙本身的规则，而非技术问题。 第五章：量子跃迁与能量量子化——原子世界的规则 原子和分子之所以能够稳定存在，并展现出丰富多彩的化学性质，其根源在于量子力学所揭示的能量量子化和量子跃迁。在量子世界里，原子中的电子并非在任意轨道上运动，而是只能占据分立的能量级。当电子从一个能级跳跃到另一个能级时，就会吸收或放出特定能量的光子，从而产生我们观测到的原子光谱。 我们将深入剖析原子光谱的形成机制，以及它如何成为区分不同元素的“指纹”。理解能量量子化，是掌握原子物理、分子物理以及光谱学等领域的基础。我们将展示，原子内部的电子不是随意地在轨道上奔跑，而是只能存在于特定的“楼层”，每层楼都有一个固定的能量值，从一层楼跳到另一层楼时，必须吸收或放出固定能量的光子，就像楼梯一样，只能停留在台阶上。 第六章：量子场论——万物统一的语言 为了更全面地描述微观粒子及其相互作用，量子场论应运而生。本书将带领读者初步了解量子场论的基本思想，即宇宙的基本构成不是孤立的粒子，而是弥漫在时空中的量子场。粒子则是这些场的激发态。 我们将探讨量子场论如何统一了物质粒子（如电子、夸克）和传递相互作用的力载体（如光子、胶子），并为理解基本粒子物理学和宇宙的起源提供了一个强大的理论框架。我们将简要介绍量子电动力学（QED）和量子色动力学（QCD）等重要理论，为读者打开通往更广阔的物理学世界的大门。我们将描绘一个更加宏观的图景，整个宇宙是由许许多多看不见的“场”构成的，粒子就像是这些“场”上的涟漪或波动，而粒子之间的相互作用，就是这些“场”之间的互动。 第七章：量子信息与未来——计算、通信与传感的新纪元 本书的最后一章，我们将目光投向量子力学在现代科技中的前沿应用。量子信息科学，以量子比特（qubit）为基本单元，展现出超越经典计算的巨大潜力。量子计算机能够解决经典计算机无法企及的复杂问题，例如药物设计、材料科学以及密码破解。 同时，量子通信利用量子纠缠的特性，能够实现理论上不可窃听的安全通信。量子传感则利用量子系统的灵敏性，能够实现前所未有的高精度测量。我们将展望量子技术如何重塑我们的未来，并激发读者对科学探索的热情。我们将勾勒出，一旦我们掌握了量子世界的这些“游戏规则”，将能建造出比现在强大无数倍的计算机，实现绝对安全的通信，甚至制造出能够探测极其微弱信号的超级传感器。 结语 《量子织锦：探索微观世界的无限可能》是一次关于理解宇宙本质的思维探险。本书并非一本填鸭式的教科书，而是一次引导读者主动思考、感受量子世界奇妙之处的旅程。通过深入浅出的讲解和引人入胜的论述，本书旨在激发读者对科学的浓厚兴趣，并为理解更深层次的物理学理论打下坚实的基础。我们希望，阅读本书的每一个人，都能在阅读过程中，逐渐拨开迷雾，领略到那个由概率、叠加与纠缠构成的、充满无限可能性的微观宇宙的壮丽图景。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对基础物理学理论非常感兴趣的学生，虽然我目前接触到的物理知识还不是非常深入，但我对了解“物质如何响应超短、超强光脉冲”这个问题一直充满热情。这本书的名字让我觉得它可能涵盖了我一直以来想弄明白的许多问题。我尤其想知道，当激光场的强度达到“强”的范畴时，传统的线性光学理论为什么就不适用了？书中会详细讲解原子和分子在这样的强场下，会发生哪些“经典”的物理概念不再适用的现象，比如电离、隧穿、高次谐波产生等等。我更关心的是，是什么样的理论框架能够成功地描述这些非线性过程？是薛定谔方程的数值求解？还是基于微扰理论的扩展？有没有可能在书中找到一些关于这些理论方法背后思想的阐述，而不仅仅是复杂的数学公式？我对“飞秒”这个时间尺度也感到非常着迷，它意味着我们正在观察物质在极短时间内的“瞬息万变”。我希望这本书能够揭示在这个时间尺度下，原子和分子是如何进行能量交换和结构演化的，甚至可能涉及相干性、量子纠缠等更深层次的量子力学概念。

评分☆☆☆☆☆

作为一名初涉激光科学领域的年轻研究者，我希望这本书能够成为我的“敲门砖”。我深知理论的重要性，尤其是在面对飞秒激光这种前沿领域时，没有扎实的理论基础，很容易在浩瀚的文献和实验数据中迷失方向。我特别期待书中能够提供一些关于“强激光场”和“原子分子”相互作用的“基础概念”的清晰阐述。比如，什么是“强激光场”？它和普通的激光有什么本质区别？书中会不会从最基本的麦克斯韦方程和量子力学原理出发，解释强激光场是如何对原子和分子产生影响的？我希望它能循序渐进，从简单模型入手，逐渐过渡到更复杂的体系。此外，我对于“理论”的理解，不仅仅是数学公式的堆砌，更重要的是能够从中提炼出清晰的物理图像和思想。书中能否通过一些形象的比喻或者简化的模型，来解释一些抽象的理论概念，让像我这样的新手能够快速抓住问题的核心？我希望这本书能够帮助我建立起对这个领域的基本认知框架，为我后续更深入的学习和研究打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

刚拿到这本书的时候，我抱着一种“姑且试试看”的心态。我之前尝试过阅读一些关于量子动力学方面的教材，但往往因为数学推导过于繁复，或者物理图像不够清晰，最终都浅尝辄止。这次我尤其关注的是书中对于“强激光场”的描述。我总觉得，强激光场的非线性效应是导致许多奇特现象的根源，而这本书能不能深入浅出地解释这些非线性效应是如何产生的，以及它们在原子和分子体系中会引发哪些独特的动力学过程？我希望书中不仅仅是给出公式，而是能够提供一些关于物理图像的构建，比如激光场是如何“拉扯”电子的，或者如何“激发”分子内部的振动和转动。此外，对于“原子和分子”这两个具体的对象，我希望能看到它们在强激光场作用下的“个性化”表现。毕竟，不同的原子和分子，其电子结构和内部自由度都有所不同，那么它们与强激光场的相互作用也应该呈现出不同的特点。书中能否提供一些具体的例子，比如对于氢原子、氦原子，或者一些简单的多原子分子，在强激光场作用下的典型动力学行为？这样，我就可以将理论的抽象概念与具体的物理实体联系起来，加深理解。

评分☆☆☆☆☆

在我看来，一本好的理论书籍，不应该只是知识的搬运工，更应该是一位能够启发思考的引路人。我拿到这本书，首先吸引我的就是“强激光场”和“原子分子”的组合。我一直在思考，当光与物质的相互作用达到如此极致的程度时，会发生哪些我们意想不到的事情？这本书是否能够提供一些关于这些“非寻常”现象的理论解释？例如，书中会不会讨论一些经典的物理概念在强激光场下的局限性，以及如何通过更先进的理论模型来克服这些局限？我非常期待书中能够探讨一些“前沿”或者“有争议”的理论问题，能够激发起我进一步的思考和讨论。而且，“原子和分子”作为微观世界的基本单元，它们在强激光场作用下的行为，无疑是理解物质基本性质的关键。这本书能否提供一些关于如何用理论来“操控”原子和分子的信息？比如，如何设计激光脉冲来实现特定的原子或分子的激发、解离、或者甚至创造出某种新的量子态？我希望它能为我提供一些理论上的“工具箱”，让我能够站在巨人的肩膀上，去探索更广阔的科学世界。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面上“理论飞秒物理”几个字，加上“强激光场中的原子和分子”这样的副标题，光是看名字就让人觉得一股高深的学问扑面而来。我本身是做实验的，平时接触到的大多是具体的实验装置和测量数据，对于理论推导和模型建立，一直以来都是敬而远之。但飞秒激光，尤其是在原子和分子层面的相互作用，一直是激发我好奇心的领域。我总觉得，那些光怪陆离的实验现象背后，一定有着严谨的理论框架在支撑。可惜的是，我接触到的很多文献，要么是过于偏重实验结果的呈现，要么是充斥着我难以理解的数学符号和抽象概念。我希望这本书能像一座桥梁，能够连接起我现有的实验知识和那些“高屋建瓴”的理论，让我能够更深刻地理解那些用飞秒激光“敲”出来的原子和分子的“心事”。我特别想知道，那些超短的光脉冲是如何“瞬间”改变物质结构的？是什么样的理论模型能够精确预测这些过程？这本书有没有可能用更直观的方式，比如类比或者图示，来解释一些复杂的理论概念，让像我这样的实验人员也能“窥其堂奥”，而不是被冰冷的公式劝退。毕竟，理论的魅力就在于它的普适性和解释力，如果能用它来指导我的实验设计，发现新的研究方向，那将是极大的收获。