固体的晶体对称性、点阵振动及光谱群理论的运用

固体物理学是一门以固体的性质、微观结构及其内部的各种运动为研究对象的学科。在这门学科中包含许多课题：侧重研究光学性质、力学性质等物理性质。而影响这些性质的主要因素是其内部的原子排序和原子在平衡位置附近的运动。其中原子排序对固体的物理性质起决定性作用，而平衡位置附近的原子运动则对固体的物理性质起修饰性作用。群论是一个在物理学领域起着重要作用的数学工具。本书利用群论对固体结构和原子振动的对称性进行了解读。

本书分3部分共13章。第1部分 晶体对称性，含第1-5章：1.引论，主要介绍了晶体的哈密顿量、绝热近似和在考虑了绝热近似后对称性在哈密顿量中所起的作用；2.群论的概念，定义了群，并展示了群的基本性质，最后检验了群论和量子力学的联系；3.晶体对称性，介绍了原子排列对称性中的基本概念、晶体系统的概念和布拉伐晶格；4.群论下的晶体对称性，介绍了空间群和晶体学点群；5.晶体的X射线散射，介绍了由X射线散射实验引起的对晶体对称性的研究。第2部分 晶格振动，含第6-8章：6.晶格振动，介绍了晶格振动模型和用群论讨论晶格振动；7.晶格振动热力学，介绍了晶格振动和固体热力学性质之间的关系，其中对爱因斯坦模型和德拜模型进行了重点展示；8.晶格振动对X射线散射和中子散射的影响。第3部分 晶体光谱，含第9-13章：9.物质和辐射的相互作用，介绍了电磁场的谐振子模型，以及此模型在揭示物质和辐射相互作用过程中的应用；10.固体中掺杂的光谱Ⅰ，介绍了掺杂对晶格振动的影响，另外分别介绍了在考虑纯辐射和声子助生跃迁两种情况下，固体中掺杂阳离子的光谱；11. 固体中掺杂的光谱Ⅱ，对固体激光材料的有效哈密顿量进行了推导，并应用此模型讨论了固体中掺杂物的辐射、电子振动和无辐射跃迁的性质，另外温度对于光谱的影响也一并进行了探讨；12.晶格振动和光的相互作用：红外吸收和非弹性光散射，对固体光谱中的红外吸收、拉曼光谱和布里渊光谱进行了探讨，并建立了各自对应的数学模型；13.晶格振动和激光，探讨了晶格振动对于固体激光光谱的影响。

本书涉及的内容颇具针对性，对于专业素养方面的要求较为苛刻。适合作为物理学专业学生的教学用书，也适合物理学、光学和激光方面的科研人员和研究生进行参考和借鉴。

方智，硕士研究生

（中国科学院理化技术研究所）

Fang Zhi，Master

（Technical Institute of Physics and

Chemistry，CAS）