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一般工业技术

同步辐射:从发现到科学应用

作者：付磊//何建华//曾梦琪

出版社：科学出版社出版时间：2022-02-01

开本： 16开 页数： 254

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版权信息
内容简介
目录
节选
作者简介

同步辐射:从发现到科学应用版权信息

ISBN：9787030714725
条形码：9787030714725 ; 978-7-03-071472-5
装帧：一般胶版纸
册数：暂无
重量：暂无
所属分类：
工业技术
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一般工业技术

同步辐射:从发现到科学应用内容简介

本书共6章，主要内容包括同步辐射的产生、性质、实验方法、应用实例以及国内外发展趋势。、2章介绍同步辐射在物质科学研究领域的理论基础及实验方法。第3章介绍用同步辐射表征技术探究物质的组成与结构。第4章主要介绍同步辐射在物质成核生长、能源存储与转换以及多场调控下物质变化的应用实例。第5章介绍优选同步辐射光源的分布，概述各个光源的特色。第6章总结全书，并展望第四代同步辐射光源的发展前景。

同步辐射:从发现到科学应用目录

目录
序一
序二
前言
同步辐射那些事儿
第1章光的故事 001
1.1 什么是光：物理史上的百年争论 003
1.2 光与物质的碰撞 007
1.3 光从哪里来 010
1.4 科学之光的产生与发展 012
1.5 同步辐射光源的结构 016
1.6 与生俱来的优越 028
参考文献 032
第2章光与物质科学的交汇 033
2.1 被阻挡的光：目不暇接的斑斓 035
2.2 互不相让的碰撞 048
2.3 一束光：无穷无尽的变幻 057
2.4 物质世界里的视觉盛宴 077
参考文献 092
第3章揭开物质的面纱 097
3.1 物质结构：万象之基 099
3.2 原子抱团的无限可能 123
3.3 追本溯源 132
3.4 每个物质都是五彩斑斓的 141
3.5 万物相融却彼此存异 149
参考文献 157
第4章捕捉物质每个演变瞬间 161
4.1 物质的“起源” 163
4.2 能源危机大作战 174
4.3 场的神奇力量 196
参考文献 211
第5章同步辐射光源世界大观 215
5.1 国际同步辐射光源分布 217
5.2 常用低能同步辐射光源 219
5.3 常用中能同步辐射光源 224
5.4 常用高能同步辐射光源 231
5.5 X射线自由电子激光 239
参考文献 241
第6章总结与展望 243
索引 249

展开全部

同步辐射:从发现到科学应用节选

第1章光的故事　　人类文明的发展，始终与光相伴。从电灯、X光到激光，更亮、更强的光源照亮一个个研究领域。迅速发展的同步辐射，更是凭借其无可比拟的优异特性，成为人们进一步探索微观世界的“眼睛”。　　1.1 什么是光：物理史上的百年争论　　光的利用和开发是人类文明史的一部分。人们对光的认识经历了直观体验和科学认知两个阶段。春秋战国时期，墨子在《墨经》中（图1.1）描述了光沿直线传播的现象：“景，光之人，煦若射，下者之人也高；高者之人也下，足蔽下光，故成景于上；*蔽上光，故成景于下。在远近有端，与于光，故景库内也。” 　　1.1 墨子及《墨经》[1] 　　17世纪，科学家对“什么是光”这一问题的认识逐渐过渡为实验论证的科学认知阶段。以艾萨克牛顿（Isaac Newton）为主的学派（粒子说）认为光是一种具有一定大小的粒子，然而以克里斯蒂安惠更斯（Christiaan Huygens）为主的学派（波动说）则认为光是一种具有一定波长的以太波。牛顿详细地描述了光的叠加和重合，从粒子的角度解释了薄膜透光、牛顿环实验及衍射等现象，然而波动说无法解释这些现象，因此粒子说取得了早期的胜利[2]。　　1801年，托马斯杨（Thomas Young）的杨氏干涉实验为波动说奠定了坚实基础。1819年，奥古斯汀-让菲涅耳（Augustin-Jean Fresnel）*次测量了光的波长，解释了光的干涉、衍射现象。菲涅耳的理论为波动说提供了有力证据。　　1864年，詹姆斯克拉克麦克斯韦（James Clerk Maxwell）认为光是一种特定波长的电磁波，*次将光和电磁波统一起来。1888年，海因里希鲁道夫赫兹（Heinrich Rudolf Hertz）用一系列实验论证了光是电磁波的理论，并提出了电磁波是光的假说。　　19世纪末，经典物理学遇到了一些无法解释的现象，如黑体辐射、康普顿效应、光电效应等。为了解释这些现象，马克斯卡尔恩斯特路德维希普朗克（Max Karl Ernst Ludwig Planck）*次提出量子理论，认为物质吸收或发射的能量是由一定大小的单元组成，是一份一份的。　　1905年，阿尔伯特爱因斯坦（Albert Einstein）从普朗克的量子假设出发，认为光是由具有一定能量的光子组成的。光与物质碰撞时，损失的能量只能是光量子的整数倍。1909年，爱因斯坦*次提出光既是一种波也是一种微粒的理论，认为光既有波动性也有粒子性。　　1.1.1 光的邂逅　　光的干涉　　托马斯杨在研究牛顿环的明暗条纹时，发现波动说可以解释干涉现象。他认为光波和世间万物一样具有加和性：如果两列波正好波峰对波峰时，累加的结果就是原来的两倍峰强；同理，两列波正好波峰对波谷时，两列波就会相互抵消（图1.2）。基于此，他利用两个小孔把一束光分成了两束波长相等、相位不同的相干波，设计了著名的杨氏干涉实验（图1.3）。　　图1.2 波的叠加　　图1.3 杨氏干涉实验[3， 4] 　　此外，分振幅干涉法也是获得相干光的一种方法。这种方法利用光的反射和折射把一束光分解成两束或多束光，然后再叠加。由于人们在薄膜上观察到了分振幅干涉，所以分振幅干涉又被称为薄膜干涉。　　光的衍射　　1690年，惠更斯*次提出波动原理—惠更斯原理，他认为每个波阵面都可以看成产生次级波的扰动中心。1819年，菲涅耳在惠更斯原理的基础上提出了光是一种横波的理论，成功解释了衍射和偏振现象。不久之后，阿拉果设计了圆盘衍射实验，验证了菲涅耳的理论。菲涅耳的理论成为波动说的重要支撑依据，后来人们把这一理论称为惠更斯-菲涅耳原理。人们熟知的小孔衍射就是一种菲涅耳衍射（图1.4）。当一束光穿过圆孔后，就会发生菲涅耳衍射，衍射图样是一系列的同心圆环[3， 4]。　　图1.4 小孔衍射实验　　60年后，古斯塔夫罗伯特基尔霍夫（Gustav Robert Kirchhoff）在惠更斯-菲涅耳理论的基础上提出了基尔霍夫衍射理论，与惠更斯-菲涅耳原理相比，基尔霍夫认为任意场点的任一闭合球面都可作为积分面。约瑟夫冯夫琅禾费（Joseph von Fraunhofer）根据基尔霍夫理论，发现了夫琅禾费远场衍射。当观测点在远场位置，通过圆孔的衍射波逐渐趋于平面波，衍射图像的大小发生改变。因此将衍射分为菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射两大类。这两类衍射被广泛应用于晶体结构检测。　　1.1.2 电子的越狱　　1887年，赫兹意外发现了光电现象。当光照射到金属表面时，部分金属表面的电子会逃离金属表面，这种现象被称为“光电效应”（图1.5）。实验表明了光电效应的基本特征：光能否从特定金属表面轰出电子，取决于光的频率高低。

同步辐射:从发现到科学应用作者简介

付磊，本科毕业于武汉大学化学学院，博士毕业于中国科学院化学研究所，国家自然科学基金委杰出青年基金获得者。于美国洛斯阿拉莫斯国家实验室从事博士后研究，后加入北京大学，任副研究员，现任武汉大学教授、博导。研究兴趣包括：原子制造、液态金属新兴应用。在利用同步辐射技术研究原子晶体生长机制方面具有丰富的经验。

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