Advances in Multi-Photon Processes And Spectroscopy pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:World Scientific Pub Co Inc

作者:Fujimura, Y. 编

出品人:

页数:219

译者:

出版时间:

价格:$ 101.70

装帧:HRD

isbn号码:9789812566461

丛书系列:

图书标签:

多光子过程
多光子光谱学
非线性光学
光谱学
量子光学
激光物理
原子物理
分子物理
光化学
材料科学

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具体描述

Among others, chemistry, physics, biology, and material sciences have seen a rapid growth in both experimental and theoretical studies of multi-photon processes and spectroscopy of atoms, ions and molecules. This book is an important addition to an advanced series that contains review papers readable not only by active researchers in these areas, but also by those who are intending to enter the field. Written by experts in the area, the reviews are self-contained to allow readers to grasp the key concepts without much preparation. This volume will be useful to active researchers as well as to scientists in biology, chemistry, material sciences, and physics.

探索光与物质相互作用的深层机制：一场跨越光谱的旅程本书（非《Advances in Multi-Photon Processes And Spectroscopy》）聚焦于物质在极端光照条件下的响应行为，以及如何利用先进的光谱技术来揭示这些复杂过程的内在规律。我们将带领读者深入了解传统单光子过程无法触及的领域，探讨光场调控下的新颖物理现象，并展望其在材料科学、生物成像和量子信息技术中的巨大潜力。本书的结构设计旨在提供一个从理论基础到前沿应用的全面视角。首先，我们将从量子电动力学（QED）的视角回顾光与原子、分子系统相互作用的基本理论框架。在此基础上，我们着重阐述了超越经典描述的多光子吸收、发射以及散射过程的概率计算方法，包括高阶微扰理论和半经典处理的适用性。我们相信，对这些基础数学工具的扎实掌握，是理解后续高级主题的关键。在第二部分，本书将深入剖析超快激光物理的精髓。随着飞秒和阿秒脉冲激光器的发展，人类首次得以“捕获”电子的瞬态行为。我们将详细讨论高次谐波产生（HHG）的物理机制，这不仅是软X射线光源构建的重要途径，更是实现对电子动力学实时成像的基石。此外，我们还将探讨强场电离的各个方面，从隧道电离到多光子电离，对比其在不同激光参数（强度、频率、脉冲形状）下的主导地位和产物分布。对于如何利用激光脉冲的形状（如脉冲整形技术）来精确控制电子的运动轨迹和最终能级分布，本书提供了详尽的案例分析。本书的第三部分转向新型光谱学工具的构建与应用。我们认识到，理解多光子过程的发生速率和最终产物能级分布，需要极高的时间和能量分辨率。因此，本书详尽介绍了时间分辨光谱技术的最新进展，包括基于泵浦-探测（Pump-Probe）设置的各种变体，如瞬态吸收光谱（TA）、二维电子能谱（2DES）以及时间分辨光电子能谱（TRPES）。特别是对于复杂分子系统中的能量转移和电荷分离过程，二维电子谱作为一种“分子电影”技术，其数据解析的难点与突破性发现将被细致探讨。我们不仅关注可见光和近红外波段，还涵盖了利用高次谐波产生的紫外和软X射线区域的光谱学探索。一个核心章节专门致力于介质中的非线性光学现象。在光纤和集成光学芯片中，高强度光束会引起介质折射率的非线性变化。本书系统梳理了自相位调制（SPM）、交叉相位调制（XPM）以及受激拉曼散射（SRS）等效应在光纤通信和超连续谱（Supercontinuum）产生中的作用。对于超连续谱，我们将探讨其在光谱学、计量学和生物医学成像中的应用，并分析如何通过控制光纤的色散特性来优化谱宽和稳定性。在材料科学的前沿，本书深入探讨了利用多光子过程进行材料功能化和表征。传统的单光子技术常受限于表面效应或穿透深度。相比之下，双光子激发荧光（TPEF）因其深层组织穿透能力和高空间分辨率，已成为生物成像的有力工具。本书详细比较了不同激发波长的荧光团特性，并讨论了如何利用三光子或更高阶过程来探究体相材料的结构和电子态。此外，我们还讨论了如何通过多光子聚合实现三维纳米结构的精确构建，以及在半导体量子点和二维材料（如石墨烯和过渡金属硫化物）中，多光子过程如何揭示其独特的能带结构和激子动力学。对于对量子信息和量子光学感兴趣的读者，本书专门开辟了章节讨论光子关联的产生与测量。通过非线性晶体中的自发参量下转换（SPDC）或自发四波混频（SFWM）过程，可以产生纠缠光子对。本书不仅阐述了这些过程的量子效率和光子统计特性，还探讨了如何利用多光子干涉效应来验证量子力学的基本原理，以及这些技术如何应用于量子密钥分发和量子计算的初步实验搭建。最后，本书以展望性的视角，讨论了未来研究方向与挑战。这包括如何实现对阿秒尺度下多电子协同动力学的精确控制，如何开发能够承受更高光强而不发生损伤的新型光学材料，以及如何将这些先进的光谱技术与人工智能算法相结合，以加速复杂光谱数据的解析和新物理现象的发现。本书内容涵盖了从基础量子力学原理到尖端实验技术的广泛知识体系，旨在为从事光学、物理学、化学、材料科学以及生物医学工程的科研人员、研究生以及对光与物质相互作用的深层次科学感兴趣的专业人士提供一本内容充实、深入浅出的参考读物。我们力求通过严谨的论述和丰富的实例，激发读者对利用“光之力”探索微观世界奥秘的热情。