太赫兹辐射物理及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[意] 马泰奥·佩伦佐尼(MatteoPerenzo 著

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• 太赫兹
• 太赫兹辐射
• 物理
• 应用
• 电磁波
• 光谱学
• 材料科学
• 半导体
• 探测技术
• 成像技术

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出版社： 华中科技大学出版社

ISBN：9787568025546

商品编码：25564579310

出版时间：2017-06-01

作  者:(意)马泰奥·佩伦佐尼(Matteo Perenzoni),(英)道格拉斯·保罗(Douglas J.Paul) 编著 定  价:98 出 版 社:华中科技大学出版社 出版日期:2017年06月01日 页  数:255 装  帧:精装 ISBN:9787568025546 ●1.1光电导和光电二极管的基本原理/2
●1.1.1探测器的性能参数/2
●1.1.2太赫兹波段的相关问题/5
●1.2半导体量子阱/5
●1.2.1量子阱/6
●1.2.2掺杂/8
●1.3子带跃迁/9
●1.3.1吸收谱线与选择定则/9
●1.3.2多体效应/11
●1.4多量子阱系统中的输运/12
●1.4.1发射-捕获模型/12
●1.4.2动力学模型/14
●1.4.3隧穿电流/15
●1.5量子阱探测器/16
●1.5.1优化设计/16
●1.5.2光耦合/17
●1.5.3工艺状况/18
●1.5.4量子级联探测器/19
●1.6量子点探测器/21
●1.6.1量子点制备/21
●部分目录

内容简介

马泰奥·佩伦佐尼、道格拉斯·保罗编著的《太赫兹辐射物理及应用(精)》涵盖了太赫兹辐射和应用的近期新进展。本书分为三部分：太赫兹探测、太赫兹产生、太赫兹系统和应用。这三部分完整地向读者介绍了太赫兹辐射的产生和探测中的物理问题，由器件与元件构成的系统及其在不同领域的应用。 (意)马泰奥·佩伦佐尼(Matteo Perenzoni),(英)道格拉斯·保罗(Douglas J.Paul) 编著 Douglas J.Paul美国格拉斯哥大学教授，爱丁堡皇家学会会士，物理研究所（Institute of Physics）特许物理学家（Chartered Physicist），IEEE不错会士，英国工程和自然科学研究委员会（EPSRA）不错会士，在剑桥大学卡文迪什实验室攻读博士学位期间负责所有的硅/锗硅研究项目。他是多家政府部门咨询委员会的顾问，如内政部、政府科学办公室、国防科学顾问办公室等，并于2004年至2008年期间担当北约海关与边境保护科学小组的英国代表。Paul教授在众多靠前会议担当评委会成员，是物理研究所《半导体科学技术》杂志的编委会成员等

宇宙的低语：从量子场论到引力波天文学 引言 本书旨在深入探索现代物理学的两个前沿领域：量子场论（Quantum Field Theory, QFT）在粒子物理学和凝聚态物理学中的精妙应用，以及引力波天文学（Gravitational Wave Astronomy）如何以前所未有的精度揭示宇宙的极端动态事件。我们聚焦于理论构建的严谨性与实验观测的突破性进展之间的深刻联系，力求为专业研究人员、高年级本科生及研究生提供一个全面且具有启发性的视角。本书内容完全独立于任何特定电磁波谱范围的研究，尤其不涉及太赫兹辐射的物理特性及其工程应用。 --- 第一部分：量子场论的现代基石 本部分将从规范场论（Gauge Theory）的严格数学框架出发，构建描述基本粒子相互作用的理论模型。 第一章：规范不变性与标准模型（The Standard Model） 1.1 拉格朗日量密度与最小耦合： 我们将详细阐述如何通过要求拉格朗日量密度在规范变换下保持不变性（Local Gauge Invariance），自然地导出电磁相互作用、弱相互作用和强相互作用的动力学描述。重点讨论 $U(1) imes SU(2)_L imes SU(3)_C$ 规范群的结构。 1.2 希格斯机制与质量的起源： 详细剖析自发对称性破缺（Spontaneous Symmetry Breaking, SSB）在规范理论中的核心作用。通过引入希格斯标量场，阐明规范玻色子（W和Z玻色子）如何获得质量，以及费米子如何通过Yukawa耦合获得质量。讨论如何从理论上界定夸克和轻子的质量谱。 1.3 重整化群流（Renormalization Group Flow）： 本章深入探讨如何在紫外发散（Ultraviolet Divergences）出现时，通过系统的重整化程序，保持理论的物理完备性。我们将分析耦合常数随能量尺度变化的重整化群方程（RGEs），特别是QCD中的渐近自由（Asymptotic Freedom）现象，以及电弱理论中的面包屑效应。 第二章：超越标准模型（Beyond the Standard Model, BSM）的前沿 2.1 大统一理论（GUTs）的构想： 探索将电弱力与强核力统一于更大规范群（如 $SU(5)$ 或 $SO(10)$）的尝试。讨论如何预测质子衰变和中微子的非零质量。 2.2 超对称性（Supersymmetry, SUSY）： 详细介绍费米子与其对应的玻色子超伴子（Sparticles）的配对结构。分析SUSY如何解决标准模型中的“层级问题”（Hierarchy Problem），并讨论其在解决暗物质候选粒子（如中性微子 Neutralino）方面的潜力。 2.3 额外空间维度与膜世界理论： 探讨Kaluza-Klein理论的现代发展，特别是大额外维度模型（Large Extra Dimensions）。分析如何通过引力对额外维度的“泄漏”来解释为什么引力在宏观尺度上表现得如此微弱，并讨论对TeV尺度物理的潜在观测信号。 --- 第二部分：凝聚态物理中的量子场论工具 本部分将视角转向多体系统，展示QFT如何成为描述凝聚态现象的通用语言。 第三章：多体系统中的激发与准粒子 3.1 二次量子化与产生/湮灭算符： 严格建立玻色子（如声子、光子）和费米子（如电子）的二次量子化形式，定义 Fock空间。重点区分“真粒子”与“准粒子”的概念。 3.2 费曼图在凝聚态中的应用： 讨论如何利用费曼图技术计算多体系统中的有效相互作用、散射振幅和粒子寿命。具体分析电子-电子散射和电子-声子耦合的微扰展开。 3.3 平均场理论与自洽方程： 从Hartree-Fock近似到密度泛函理论（Density Functional Theory, DFT）。详细介绍 Kohn-Sham方程组的推导，并讨论准确处理电子交换关联能的挑战与方法。 第四章：拓扑凝聚态与新兴物态 4.1 安德森局域化与传输理论： 研究无序系统对电子波函数的影响。引入传输矩阵方法，分析导电性与绝缘性的转变点（临界行为）。 4.2 拓扑绝缘体与量子霍尔效应： 探讨能带拓扑不变量（如Chern数）在分类材料物态中的核心作用。详细分析二维电子气在强磁场下量子化的霍尔电导率，及其与边缘态的内在联系。 4.3 朗道-费米液体理论的局限性： 分析在强关联体系中（如高$T_c$超导体附近），费米子相互作用的复杂度如何导致系统偏离标准的朗道描述，并介绍非费米液体模型的初步概念框架。 --- 第三部分：引力波天文学：时空的新窗口 本部分完全聚焦于广义相对论（General Relativity, GR）在极端天体物理事件中的应用，即引力波的探测与分析。 第五章：广义相对论基础与波源建模 5.1 黎曼几何与爱因斯坦场方程： 回顾度规张量、里奇张量和爱因斯坦张量在描述时空曲率中的作用。讨论真空爱因斯坦方程在处理无源区域（如黑洞周围）时的解析解。 5.2 线性化引力理论与引力波产生： 推导在弱场近似下，时空度规微扰方程的波动形式。计算四极矩公式，精确描述加速质量（如双星系统）如何以纯张量扰动形式向外辐射能量。 5.3 极端质量并合（EMRI/BBH/BNS）： 详细分析双黑洞并合（BBH）、双中子星并合（BNS）和极端质量并合（EMRI）的波形模板。重点讨论后牛顿（Post-Newtonian, PN）展开和数值相对论（Numerical Relativity, NR）在精确模拟并合、潮汐瓦解和回音结构中的关键作用。 第六章：引力波探测与宇宙学推断 6.1 干涉仪的原理与噪声源： 阐述激光干涉仪（如LIGO/Virgo/KAGRA）的工作原理，重点分析量子噪声（标准量子极限）和技术噪声（如地震噪声、散粒噪声）。讨论如何通过信号处理技术（如匹配滤波）从背景中提取微弱信号。 6.2 多信使天文学与中子星物态方程： 分析中子星并合事件（GW170817）如何同时提供引力波和电磁信号。讨论引力波形中潮汐效应参数（Tidal Deformability）如何约束中子星内部的超高密度物质状态方程（Equation of State, EoS）。 6.3 宇宙学参数的测量： 介绍利用“标准汽笛”（Standard Sirens，如BNS并合）独立测量哈勃常数 ($H_0$) 的方法。讨论引力波背景（Stochastic Background）的潜在来源，包括早期宇宙的相变或宇宙弦的衰变。 --- 结论 本书的结构设计，从微观的量子场论框架，过渡到宏观的宇宙引力波探测，旨在展示现代物理学方法论的统一性。所涵盖的主题均是当前理论和实验研究的前沿热点，它们依赖于高度抽象的数学工具和极端的实验精度，共同推动我们对物质、能量和时空本质的理解。全书不涉及任何关于电磁波谱中特定频段（如太赫兹）的深入探讨。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的排版和图文结合方式非常满意。在处理复杂的波导结构和腔体设计时，书中提供的三维剖面图和光路示意图，清晰度极高，线条流畅，几乎不需要读者去脑补空间结构。许多关键的实验装置图，都标注了精确的尺寸比例和材料信息，这对于那些希望复现或改进某些实验设置的研究人员来说，是极其宝贵的资料。此外，书中对历史发展脉络的梳理也做得非常到位，它没有割裂地介绍各个子领域，而是将它们有机地串联起来，例如，如何从早期的傅里叶变换光谱仪一步步发展到现在的超宽带脉冲源，读者可以清晰地看到技术演进的逻辑链条。这本书的价值在于，它不仅是一本工具书，更是一部浓缩的太赫兹科学发展史，结构严谨，内容翔实，阅读过程中几乎没有遇到任何信息中断或逻辑跳跃的感觉，是值得反复研读的典范之作。

评分☆☆☆☆☆

读完这本关于太赫兹技术的书后，我最想称赞的是它在“应用”层面的深度挖掘。很多技术书籍在理论部分讲得头头是道，但一到实际应用就显得力不从心，但这本《太赫兹辐射物理及应用》完全没有这个问题。书中对太赫兹成像技术的介绍，简直可以作为一本独立的手册来使用。从早期的扫描系统到如今先进的非线性成像技术，每一种技术的空间分辨率、穿透深度以及抗干扰能力都被细致地剖析了。我尤其关注了它在安检领域的应用案例，书中详细描述了如何通过分析太赫兹光谱信号来区分不同种类的爆炸物和毒品，那种基于光谱指纹识别的逻辑，逻辑严密，令人信服。此外，书中关于太赫兹在生物医学诊断方面的潜力描述，也展现了作者的前瞻性视野，例如利用太赫兹脉冲来监测皮肤癌组织的边缘，这些都不仅仅是理论推演，而是有现实数据的支持。对于那些正在寻找将实验室技术转化为工业化解决方案的工程师而言，这本书提供了宝贵的工程实现思路和潜在的技术瓶颈分析，而不是空泛的愿景。

评分☆☆☆☆☆

这本《太赫兹辐射物理及应用》听名字就感觉非常专业，但实际上阅读起来，我发现它并非那种拒人于千里之外的学术巨著。作者在开篇部分，对于太赫兹波段的基本物理特性，比如它介于红外和微波之间的独特地位，以及其电磁波谱中的“指纹区”意义，阐述得极为清晰。我印象特别深刻的是关于太赫兹波产生机制的介绍，书中详尽对比了多种产生源，从电子束加速到半导体雪崩等，每一个机制的优缺点和适用场景都被梳理得井井有条。特别是对于高功率太赫兹源的最新研究进展，作者并没有停留在理论层面，而是结合了实际的实验装置图示和参数分析，这让初涉此领域的读者也能迅速建立起一个宏观的认识框架。书中对太赫兹波与物质相互作用的章节，简直是一场视觉和知识的双重盛宴，各种吸收、透射、散射的案例分析，结合大量的图表数据，让人对如何利用太赫兹波来探测不同材料的分子结构有了非常直观的理解。总而言之，对于希望系统了解太赫兹基础物理的科研人员或者高年级学生来说，这本书无疑是一个扎实而可靠的起点，它成功地将深奥的物理原理用一种引人入胜的方式呈现了出来。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙事节奏感非常独特，它不像教科书那样刻板，更像是一位经验丰富的领域专家在娓娓道来。在介绍太赫兹探测器时，作者的笔触变得异常细腻，对于那些灵敏度极高的热释电探测器和更前沿的低温半导体探测器的工作原理，他没有直接堆砌复杂的数学公式，而是通过形象的比喻和多角度的解释，让复杂的量子效应变得更容易被非理论物理背景的读者所消化。这种“由浅入深，循序渐进”的讲解方式，极大地降低了阅读门槛。比如，在解释如何提高信噪比的问题时，书中对噪声源的分类和抑制手段的介绍，既涵盖了环境因素，也深入到了器件本身的寄生效应，处理得面面俱到。我个人认为，这种对细节的关注和对读者学习路径的体贴，是本书区别于市面上其他同类书籍的关键优势。它确保了即便是初学者，也不会在某个技术细节上迷失方向，而是能稳步构建起对整个太赫兹系统的认知。

评分☆☆☆☆☆

坦率地说，在翻阅这本厚厚的专著时，我最欣赏的是它对于“挑战与未来”这一环节的坦诚态度。很多书籍倾向于粉饰太平，只强调技术的光明面，但《太赫兹辐射物理及应用》非常务实地列举了当前太赫兹技术从实验室走向大规模商业化所面临的几大瓶颈。例如，如何实现稳定、紧凑且价格低廉的太赫兹源的集成化制造，以及在复杂电磁环境中如何保持太赫兹信号的稳定性等问题，作者都进行了深入的剖析，并且引用了最新的研究来探讨潜在的解决方案。这种不回避困难的态度，反而增强了我对本书可信度的认可。它不仅仅是在介绍“我们能做什么”，更是在探讨“我们如何才能做得更好”。特别是关于太赫兹波段的频谱分配和国际标准化的章节，极具前瞻性，对于需要进行前沿技术布局的机构来说，这些信息价值连城，指明了未来研发的方向。