Spectra and Energy Levels of Rare Earth Ions in Crystals pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Gerhard Heinrich Dieke

出品人:

页数:414

译者:

出版时间:1968-2-29

价格:0

装帧:Hardcover

isbn号码:9780470213902

丛书系列:

图书标签:

• 稀土离子
• 光谱学
• 能级
• 晶体
• 光学性质
• 发光材料
• 固体物理
• 量子力学
• 光谱分析
• 稀土材料

好的，这是一份基于您提供的书名所推断出的、不包含该特定主题内容的图书简介草稿，旨在模拟一本内容详实的专业书籍介绍： --- 书名：晶体中稀土离子光谱与能级（Spectra and Energy Levels of Rare Earth Ions in Crystals） （请注意：以下简介内容完全是基于对该主题的推断和构建，旨在提供一个符合该领域深度和广度的介绍，但不包含您提到的原书的任何具体内容。此简介旨在模拟一本详尽的学术专著的结构和深度。） 内容简介 本书深入探讨了晶体环境中稀土离子光物理学的复杂现象，侧重于理解和预测这些离子的光谱特性及其内部能级结构在不同晶格场中的演化。作为凝聚态物理学、材料科学以及激光技术交叉领域的一部重要著作，本书旨在为研究人员、高级研究生以及行业工程师提供一个全面、系统的理论框架和实验指导。 第一部分：基础理论与背景 本书首先建立坚实的理论基础。第一章系统回顾了稀土元素（镧系元素）的电子结构特征，重点阐述了其4f壳层电子的屏蔽效应、相对论效应（如自旋-轨道耦合）在决定基态和激发态能量中的关键作用。我们详细分析了洪特规则（Hund's Rules）在理解复杂原子能级组态中的应用。 第二章是全书的核心理论基石——晶体场理论（Crystal Field Theory, CFT）的详尽阐述。我们从静电模型出发，逐步过渡到更精确的拉珀特理论（Racah Theory）和更现代的群论方法。书中详细区分了球形对称场（如离子晶体）与低对称性场（如非中心对称的有机或无机配位化合物）对能级的分裂效应。对$4f$电子的拉普拉斯算符在不同点群下的矩阵表示进行了详尽推导和计算，特别关注了$f$电子的哈密顿量在$E_e$和$E_o$场下的解析解法。 第二部分：光谱的产生与表征 第三章聚焦于稀土离子在晶格中激发后的光谱行为。本书细致区分了吸收光谱、发射光谱（荧光与磷光）以及斯托克斯位移的物理起源。我们探讨了激发态的寿命（Lifetime）测量技术，并介绍了时间分辨光谱学在区分不同弛豫机制中的应用。特别地，书中深入分析了激发态的非辐射跃迁途径，包括声子耦合（Phonon Coupling）导致的非辐射弛豫，以及电荷转移（Charge Transfer, CT）激发态的贡献。 第四章是关于偶极跃迁的选择定则和强度理论。我们全面回顾了电偶极（Electric Dipole, ED）、磁偶极（Magnetic Dipole, MD）以及电四极（Electric Quadrupole, EQ）跃迁的相对重要性。书中详细介绍了马修森-费德里（Judd-Ofelt, JO）理论的完整数学框架，包括对J-O强度参数 $Omega_t$ (t=2, 4, 6) 的精确计算方法、实验确定流程，以及这些参数如何直接关联到局部晶格对称性和配位环境的畸变程度。 第三部分：环境影响与能级调控 第五章专门讨论了晶格振动（声子）对光谱精细结构的影响。我们引入了电子-声子耦合模型，解释了零声子线（Zero-Phonon Line, ZPL）的产生机制，以及伴随的侧带（Sidebands）结构。书中包含一系列利用拉曼光谱技术来映射电子-声子耦合强度的案例研究，特别关注于局域振动模式（Local Vibrational Modes）对窄带发射的调控作用。 第六章深入剖析了浓度淬灭（Concentration Quenching）和能量转移（Energy Transfer, ET）现象。从理论上推导了Förster理论和Dexter电子交换理论的适用条件与局限性。书中提供了大量关于离子对（Pairs）、三元组（Triplets）乃至高浓度集群形成对发光效率影响的定量分析模型，这对于设计高功率发光材料至关重要。 第七章探讨了温度依赖性：光谱的红移、线宽的展宽（均匀展宽与非均匀展宽）以及量子效率随温度变化的机制。我们应用阿伦尼乌斯（Arrhenius）拟合模型来定量化非辐射弛豫的激活能，并讨论了高/低温下不同跃迁通道的相对贡献。 第四部分：实验技术与前沿应用 第八章提供了进行先进光谱测量的实用指南。涵盖了从传统光谱仪的校准到现代飞秒时间分辨系统（Time-Resolved Spectroscopy）的搭建与数据处理。重点介绍了多光子激发技术（如双光子吸收/发射）在克服光学穿透深度限制和提高分辨率方面的优势。 第九章展示了稀土离子光谱在现代高科技领域的应用实例。包括： 1. 固态激光介质的设计： 如何通过晶格工程优化离子位置和配位数以获得高增益和窄线宽。 2. 上转换（Upconversion）材料： 详细分析了TTA（Triplet-Triplet Annihilation）和ETU（Energy Transfer Upconversion）机制，及其在生物成像和光伏领域的应用。 3. 光致发光传感： 利用稀土离子对环境温度、压力或化学物质敏感的光谱响应，构建高灵敏度的光学探针。 本书的结构清晰，从微观的电子结构到宏观的光谱响应，再到实际的应用，层层递进。书中包含大量的数学推导、图表数据和实例分析，旨在成为该领域内不可或缺的参考工具书。 ---

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