Electron Correlation in Metals pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Yamada, K.

出品人:

页数:256

译者:

出版时间:2004-9

价格:$ 187.57

装帧:

isbn号码:9780521572323

丛书系列:

图书标签:

• 电子关联
• 金属物理
• 多体问题
• 凝聚态物理
• 计算物理
• 密度泛函理论
• 量子蒙特卡洛
• 杂化功能理论
• 强关联体系
• 电子结构

磁性材料的结构与性质：从第一性原理到实验表征 作者： [作者姓名 - 请自行替换] 出版社： [出版社名称 - 请自行替换] 出版日期： [出版日期 - 请自行替换] ISBN： [ISBN号 - 请自行替换] --- 内容简介 本书深入探讨了磁性材料的微观结构、宏观磁学行为及其背后的物理机制。全书结构严谨，内容翔实，旨在为材料科学、凝聚态物理、固体物理以及相关工程领域的研究人员、高级本科生和研究生提供一本全面且深入的参考著作。 本书的核心目标是建立起从原子尺度上的电子结构到宏观可观测的磁性现象之间的桥梁。我们摒弃了对特定复杂电子体系的狭隘探讨，转而聚焦于普遍适用的基础原理和实验技术，使得读者能够构建起对各类磁性材料（如铁磁体、反铁磁体、亚铁磁体、非晶磁性材料及磁阻材料）的普适性理解。 全书共分为五个主要部分，共计十二章。 --- 第一部分：磁性的基础理论与热力学（第1-3章） 第1章：经典磁性与量子基础的引入 本章首先回顾了经典电磁学中对磁场的描述，并迅速过渡到磁现象的根本起源——电子的轨道角动量和自旋。详细阐述了朗之万理论和居里-魏斯理论，它们作为理解顺磁行为的基石，为后续的复杂模型铺平了道路。重点讨论了朗之万函数在弱磁场下的线性响应，以及居里温度在分子场理论中的概念引入。然而，本章强调，这些经典模型在描述强关联体系和低温行为时的局限性。 第2章：自旋的量子力学描述 深入量子力学框架，详细解析了泡利不相容原理和自旋的本征性质。本章核心内容是角动量理论在磁性研究中的应用，包括总角动量算符、球面谐函数以及斯特恩-盖拉赫实验的量子解释。通过引入泡利矩阵和薛定谔方程的自旋耦合项（如塞曼效应），为理解磁各向异性奠定了理论基础。本章避免了对多电子系统波函数解析解的过度依赖，而是侧重于自旋态的组态描述。 第3章：磁热力学与相变 本章聚焦于磁性材料的宏观热力学描述。详细分析了磁化率作为热力学量，及其与温度、磁场之间的关系。重点讨论了第二类相变——铁磁到顺磁的转变。利用平均场理论（Mean-Field Theory），推导了居里温度的精确表达式，并分析了临界指数的理论值。此外，本章还探讨了磁熵变在磁制冷技术中的潜力，通过分析磁化过程中熵的变化，展示了磁性材料在能量转换领域中的应用前景，但这部分内容严格限制于热力学和统计力学的范畴，不涉及具体的电子关联计算方法。 --- 第二部分：晶格效应与磁性有序（第4-6章） 第4章：晶体场理论与轨道耦合 本章探讨了晶格环境对磁性离子能级结构的影响，即晶体场效应。通过构造适当的晶体场势，分析了不同对称性（如八面体、四面体）如何分裂d轨道和f轨道的能级。详细解释了斯莱特-朗德积分的概念，以及如何计算轨道简并度的降低。特别强调了轨道矩的“淬灭”现象，以及在低对称性场中轨道矩如何恢复并影响磁各向异性。 第5章：磁有序的几何与交换作用 本章是理解磁性结构的关键。首先介绍了铁磁性、反铁磁性、亚铁磁性和螺旋磁性的定义和微观判据。核心内容是海森堡（Heisenberg）交换相互作用模型，并从微观上探讨了这种相互作用的起源——主要是超交换作用 (Superexchange)。本章详细分析了尼尔模型 (Néel Model) 在描述反铁磁序中的应用，以及Kittel模型在描述亚铁磁耦合时的局限性。着重于磁结构决定的几何因素，而非具体的能带计算。 第6章：磁畴、畴壁与磁致伸缩 本章将视角从原子尺度转向微米尺度。详细描述了磁畴的形成是降低磁能的必然结果。深入分析了磁晶各向异性的物理起源，这是决定畴壁能和畴壁运动难度的关键因素。对Bloch型畴壁和Néel型畴壁的结构进行了详细的几何剖析，并计算了畴壁能密度。最后，本章讨论了磁致伸缩现象，解释了磁场作用下晶格畸变（应变）的产生机理，这纯粹基于宏观弹性理论与磁致伸缩系数的定义。 --- 第三部分：实验技术与表征方法（第7-9章） 第7章：宏观磁学测量技术 本章全面介绍用于量化磁性材料宏观响应的实验手段。详细描述了振动样品磁力计 (VSM) 和 超导量子干涉器件磁力计 (SQUID) 的工作原理、优缺点及其在测量磁化曲线、磁滞回线和居里温度方面的应用。重点讲解了如何从实验数据中提取出饱和磁化强度、矫顽力和剩磁等关键参数，并讨论了测量误差的来源，如衬度效应和巴林效应。 第8章：微观结构与磁性成像 本章侧重于对磁畴结构和微观磁性态的直接观察。磁力显微镜 (MFM) 和 电子全息显微镜 (Off-axis Electron Holography) 是本章的重点。详细解释了MFM如何通过非接触式的磁探针测量样品表面的磁场梯度，以及图像的形成过程。电子全息显微镜部分则侧重于其利用电子波函数的相位信息来定量测量局部磁场分布的能力，重点在于成像过程中的相位累积计算，而非电子散射的复杂理论。 第9章：散射技术与磁性激发 本章介绍利用高能粒子束探测材料内部磁性质的技术。重点分析了中子衍射和同步辐射技术在确定磁结构中的不可替代性。详细阐述了中子磁散射截面，解释了如何通过测量磁性原子对中子的散射角分布来确定反铁磁或螺旋磁序的周期性。对于同步辐射，则聚焦于X射线磁圆二色性 (XMCD) 的原理，如何利用圆偏振X射线与自旋态的耦合来区分轨道磁矩和自旋磁矩的贡献。 --- 第四部分：磁性材料的工程应用导论（第10-11章） 第10章：软磁材料与损耗机制 本章关注于易于磁化和退磁的材料。探讨了如何通过合金化和热处理来优化软磁材料的性能。核心内容是磁滞损耗的分解，即爱立信森 (Arrhenius-Jacquet) 损耗模型，将总损耗分解为滞后、涡流和剩余损耗。详细分析了增加晶界或引入气孔如何有效地细化磁畴尺寸，从而降低矫顽力，并讨论了铁氧体软磁材料在不同频率下的介电响应。 第11章：硬磁材料的设计原则 本章聚焦于具有高矫顽力和高剩余磁通密度的材料。设计硬磁材料的关键在于磁化过程的钉扎效应。深入分析了影响矫顽力的主要机制：晶界扩散、钉扎和成核。重点讨论了各向异性磁场 $H_A$ 的重要性，并介绍了永磁体性能优化的两大途径：利用高磁晶各向异性（如NdFeB中的四方结构）和引入非磁性晶界相以阻碍磁畴壁的运动。 --- 第五部分：高级主题的经典概述（第12章） 第12章：跨尺度的磁性耦合与响应 本章对前述内容进行整合，并引入一些宏观尺度耦合现象的经典描述。探讨了磁弹耦合（磁致伸缩的逆过程）在传感器中的应用。简要概述了自旋电子学的基本概念，侧重于宏观隧穿磁阻（TMR）和巨磁阻（GMR）效应的现象描述，即依赖于电子的宏观自旋偏置隧穿几率，而非依赖于电子在晶格中的具体局域电子关联计算。最后，对非晶和纳米晶磁性合金的“随机各向异性”效应进行了概括性描述，解释了它们如何实现超低损耗。 --- 总结： 本书专注于提供一套坚实的经典物理框架和强大的实验分析工具，用以理解磁性材料的结构-性质关系。它避免了对复杂的第一性原理计算方法（如密度泛函理论在强关联体系中的应用、精确对易模型求解等）的深入细节展开，而是将重点放在晶格结构、热力学驱动力、交换耦合机制的几何解释以及先进的宏观/微观表征技术上。读者将获得一个全面且可操作的知识体系，能够独立设计实验、解释复杂磁学数据，并理解现有磁性器件的工作原理。

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这本书的装帧设计本身就透露出一种经典而严谨的气息，封面设计简洁大气，选用的字体和配色仿佛能让人闻到老式图书馆里那种陈旧纸张的味道。初次翻开，我立刻被其详尽的目录所吸引，它系统地构建了一个从基础理论到前沿应用的知识体系，结构脉络清晰得令人赞叹。作者显然对材料科学和凝聚态物理有着极为深刻的理解，书中对宏观现象的解释无不建立在扎实的微观机制之上。特别是关于晶格振动与电子态相互作用的那几个章节，图表绘制得极为精细，即便是初次接触这些复杂模型的读者，也能通过这些直观的视觉辅助工具，逐步建立起正确的物理图像。阅读过程中，我发现作者在平衡理论深度与可读性方面做得非常出色，没有一味追求数学的晦涩难懂，而是巧妙地将复杂的数学推导嵌入到清晰的物理语境之中，使得读者在攻克难关时，总能感受到清晰的指引，而非迷失在公式的海洋里。这本书无疑是一本值得反复研读的案头工具书，无论你是学生还是资深研究人员，都能从中汲取到坚实的基础养分。

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这本书的参考文献列表本身就是一份高质量的研究资源清单。作者的引用极其广泛，横跨了数十年物理学发展的关键节点，从早期的德拜模型到最新的超快光谱研究，几乎没有遗漏重要的里程碑式的文献。这种广博的视野使得全书内容具有极强的历史纵深感和前瞻性。阅读体验中，我最欣赏的是作者的“平衡术”——他能恰到好处地在理论的深度挖掘与对当前研究热点的关注之间找到一个黄金分割点。比如，在讨论低维系统电子行为时，他既没有过度沉溺于解析解的优美，也没有一味追逐最新的计算结果，而是巧妙地将两者结合，使得读者既能理解其数学美感，又能体会到其在实际材料中的应用潜力。这本书读完后，我感觉自己的知识体系不是被简单地填充了信息，而是经历了一次结构性的重塑，对整个物理领域有了更加宏大和统一的认识，这对于任何致力于科学探索的人来说，都是一份无价的收获。

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坦率地说，这本书的阅读门槛不低，它要求读者对量子力学和固体物理的基础知识有相当扎实的把握，这对于刚刚入门的初学者来说可能是一个不小的挑战。然而，对于那些希望突破现有认知，深入探索物质深层奥秘的研究者而言，这本书无疑是一座亟待攀登的高峰。我个人最受启发的是关于准粒子概念的辨析部分。作者非常犀利地指出了不同理论框架下对“准粒子”理解上的细微差异，并探讨了这些差异如何在实验观测中体现出来。这种对概念边界的精细描摹，极大地拓宽了我对“有效描述”在物理学中重要性的认识。书中对某些久经考验的经典理论的重述，也并非简单的重复，而是加入了作者最新的思考和对现代实验结果的反馈，使得即便是那些耳熟能详的理论，也焕发出新的生命力。这是一本需要用笔记本和计算器伴读的书，每一次标记和推导，都伴随着智力上的小胜利。

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这本书的行文风格极其注重逻辑的严密性和论证的完整性，读起来就像是在跟随一位经验极其丰富的导师进行一对一的深度探讨。它并非那种仅仅罗列事实和公式的教科书，而是充满了对物理图像的深刻洞察和对实验现象的细致剖析。我尤其欣赏作者在讨论某些具有争议性的理论模型时所采取的审慎态度，他会清晰地阐述不同模型的优势和局限性，并辅以大量的实验数据进行佐证或反驳，这种严谨的学术态度让人倍感信服。在某些关键的计算方法介绍部分，作者并没有采取那种生硬的“照着做”的指导方式，而是深入挖掘了每一步近似背后的物理意义，这对于培养读者独立思考和解决问题的能力至关重要。例如，当他解释如何处理多体问题中的近似计算时，那种层层递进、由简入繁的讲解方式，使得原本枯燥的数学操作也充满了智力上的趣味性。读完这部分内容，我感觉自己对物理系统如何从数学上被有效“驯服”有了全新的认识。

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这本书的价值远超出了单纯的知识传授，它更像是一份关于如何进行高水平凝聚态物理研究的“方法论”指南。作者似乎深谙年轻研究者在面对复杂体系时常有的困惑，因此在书中嵌入了大量的“思维导图”式的论述。举个例子，在处理体系的对称性破缺问题时，作者不仅仅给出了群论的结论，更是通过一系列巧妙的类比，将抽象的数学概念与实际晶体结构的扭曲联系起来，使得读者能够直观地感受到对称性在物理系统稳定性中的核心作用。此外，书中对于数值模拟方法（如蒙特卡洛和密度泛函理论的应用边界）的讨论，也显得尤为中肯和实用。他没有将这些工具神化，而是客观地指出了它们在处理强关联体系时的固有瓶颈，这对于指导我的下一步研究方向选择具有极大的现实指导意义。这本书的阅读体验，更像是在与一位饱经风霜的科学大家进行一场穿越时空的对话，他的经验和教训都浓缩在了这些文字之中。

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