中外物理学精品书系·天文光谱学·天文光谱的原子与分子物理学导论（英文影印 第二版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[英] 坦尼森（J.Tennyson） 著

图书标签:

• 天文学
• 光谱学
• 原子物理
• 分子物理
• 物理学
• 天文物理
• 英文教材
• 影印版
• 第二版
• 学术著作

出版社： 北京大学出版社

ISBN：9787301251706

版次：1

商品编码：11621107

包装：平装

丛书名： 中外物理学精品书系

开本：16开

出版时间：2015-01-01

用纸：胶版纸

页数：240

编辑推荐

　　观测宇宙主要靠光。对于光的分析，光谱分析至关重要。另外，对于分子和原子物理学的研究对光谱分析也是必不可少的。《中外物理学精品书系·天文光谱学·天文光谱的原子与分子物理学导论（英文影印 第二版）》综合了两方面的知识，是相关领域研究不可多得的佳作。

内容简介

　　对于宇宙的观测，其信息几乎都来自于光。观测一方面要把光分解成各种成分，另一方面也要了解原子和分子的性质。《中外物理学精品书系·天文光谱学·天文光谱的原子与分子物理学导论（英文影印 第二版）》对于这两方面都进行了系统讲述。在天文光谱学的研究中，本书能够提供丰富而实用的知识。
　　《中外物理学精品书系·天文光谱学·天文光谱的原子与分子物理学导论（英文影印 第二版）》适合天文学领域的研究者和研究生阅读。

作者简介

　　（英）坦尼森，伦敦大学学院教授。

目录

Preface v
1. Why Record Spectra of Astronomical Objects? 1
1.1 A Historical Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 What One Can Learn from Studying Spectra . . . . . . . . 3

2. The Nature of Spectra 7
2.1 Transitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.2 Absorption and Emission . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.3 Other Measures of Transition Probabilities . . . . . . . . . 10
2.4 Stimulated Emission . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.5 Optical Depth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.6 Critical Density . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.7 Wavelength or Frequency? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.8 The Electromagnetic Spectrum . . . . . . . . . . . . . . . . 14

3. Atomic Hydrogen 17
3.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.2 The Schr ¨odinger Equation of Hydrogen-Like Atoms . . . . 17
3.3 Reduced Mass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.4 Atomic Units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.5 Wavefunctions for Hydrogen . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.6 Energy Levels and Quantum Numbers . . . . . . . . . . . 21
3.7 H-Atom Discrete Spectra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.8 H-Atom Spectra in Different Locations . . . . . . . . . . . . 29
3.8.1 Balmer series . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.8.2 Lyman series . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.8.3 Infrared lines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.9 H-Atom Continuum Spectra . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.9.1 Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.9.2 H-atom emission in HII regions . . . . . . . . . . . 36
3.10 Radio Recombination Lines . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.11 Radio Recombination Lines for Other Atoms . . . . . . . . 40
3.12 Angular Momentum Coupling in the Hydrogen Atom . . 43
3.13 The Fine Structure of Hydrogen . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3.14 Hyperfine Structure in the H Atom . . . . . . . . . . . . . . 45
3.15 Allowed Transitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
3.16 Hydrogen in Nebulae . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

4. Complex Atoms 51
4.1 General Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
4.2 Central Field Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
4.3 Indistinguishable Particles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
4.4 Electron Configurations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
4.5 The Periodic Table . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
4.6 Ions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
4.7 Angular Momentum in Complex Atoms . . . . . . . . . . . 59
4.7.1 L-S or Russell-Saunders coupling . . . . . . . . . . 59
4.7.2 j-j coupling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
4.7.3 Why two coupling schemes? . . . . . . . . . . . . . 61
4.8 Spectroscopic Notation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
4.9 Parity of the Wavefunction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
4.10 Terms and Levels in Complex Atoms . . . . . . . . . . . . . 64

5. Helium Spectra 69
5.1 He I and He II Spectra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
5.2 Selection Rules for Complex Atoms . . . . . . . . . . . . . 71
5.3 Observing Forbidden Lines . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
5.4 Grotrian Diagrams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
5.5 Potential Felt by Electrons in Complex Atoms . . . . . . . . 77
5.6 Emissions of Helium-Like Ions . . . . . . . . . . . . . . . . 78

6. Alkali Atoms 81
6.1 Sodium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
6.2 Spin-Orbit Interactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
6.3 Fine Structure Transitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
6.4 Astronomical Sodium Spectra . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
6.5 Other Alkali Metal-Like Spectra . . . . . . . . . . . . . . . . 93

7. Spectra of Nebulae 99
7.1 Nebulium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
7.2 The Bowen Mechanism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
7.3 Two Valence Electrons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
7.4 Autoionisation and Recombination . . . . . . . . . . . . . . 109

8. Spectra in Magnetic Fields 115
8.1 Uniform Magnetic Field . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
8.2 Strong Magnetic Field . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
8.3 Weak Magnetic Field . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
8.3.1 The normal Zeeman effect . . . . . . . . . . . . . . 118
8.3.2 The anomolous Zeeman effect . . . . . . . . . . . . 119
8.4 Spectra in Magnetic Field . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120

9. X-Ray Spectra 123
9.1 Inner Shell Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
9.2 The Solar Corona . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
9.3 The Structure of Highly Ionised Atoms . . . . . . . . . . . 127
9.4 Isotope Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131

10. Molecular Structure 135
10.1 The Born-Oppenheimer Approximation . . . . . . . . . . . 136
10.2 Electronic Structure of Diatomics . . . . . . . . . . . . . . . 137
10.2.1 Labelling of electronic states . . . . . . . . . . . . . 140
10.2.2 Symmetry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
10.2.3 State labels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
10.3 Schr ¨odinger Equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
10.3.1 Nuclear motion in diatomic molecules . . . . . . . 144
10.4 Fractionation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
10.5 Vibration-Rotation Energy Levels . . . . . . . . . . . . . . 150
10.6 Temperature Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
10.6.1 Rotational state populations . . . . . . . . . . . . . 152
10.6.2 Vibrational state populations . . . . . . . . . . . . . 154
10.6.3 Electronic state populations . . . . . . . . . . . . . 155

11. Rotational Spectra 157
11.1 Rotational Structure of Polyatomic Molecules . . . . . . . . 157
11.2 Selection Rules: Pure Rotational Transitions . . . . . . . . . 160
11.3 Selection Rules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
11.4 Isotope Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
11.5 Rotational Spectra of Other Molecules . . . . . . . . . . . . 166
11.6 Rotational Spectra of Molecular Hydrogen . . . . . . . . . 170
11.7 Maser Emissions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170

12. Vibration-Rotation Spectra 175
12.1 Vibrations in Polyatomic Molecules . . . . . . . . . . . . . 175
12.2 Vibrational Transitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
12.2.1 Structure of the spectrum . . . . . . . . . . . . . . . 178
12.2.2 Isotope effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
12.2.3 Hydrogen molecule vibrational spectra . . . . . . . 181
12.3 Astronomical Spectra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183

13. Electronic Spectra of Diatomic Molecules 187
13.1 Electronic Transitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
13.2 Selection Rules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
13.2.1 Vibrational selection rules . . . . . . . . . . . . . . 189
13.2.2 Rotational selection rules . . . . . . . . . . . . . . . 190
13.3 Transition Frequencies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
13.4 Astronomical Spectra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
13.5 Non-1_ Electronic States . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
Solutions to Model Problems 199
Further Reading and Bibliography 215
Index 217

前言/序言

好的，这是一份关于一本不同图书的详细简介，旨在避免与您提供的书目产生任何重叠。 --- 现代天体物理学基础：从电磁波到宇宙演化 作者: 亚历山大·格林 (Alexander Green) 教授, 艾米丽·卡特 (Emily Carter) 博士 出版社: 环球科学出版社 (Global Science Press) 出版年份: 2023年 页数: 950页 开本: 16开 内容概述 本书《现代天体物理学基础：从电磁波到宇宙演化》是一部全面、深入的教材与参考书，专为高年级本科生、研究生以及从事天体物理、宇宙学和高能物理研究的专业人员设计。全书结构严谨，逻辑清晰，旨在为读者构建一个坚实的现代天体物理学知识体系，重点关注观测技术、辐射过程、恒星结构与演化，以及大尺度结构的形成与动力学。 本书的独特之处在于其对物理学基础的强调，确保读者不仅了解“是什么”，更能理解“为什么”。我们摒弃了对单一学科的浅尝辄止，而是将电磁学、量子力学、广义相对论的基础工具，系统地应用于解释宇宙中的各种现象。 结构与核心主题 本书共分为五大部分，二十个章节，内容覆盖了从基础工具到前沿研究的多个关键领域： 第一部分：电磁辐射与观测基础（第1-4章） 本部分是理解所有天体物理观测的基石。 第1章：电磁波的本质与传播。 详细讨论了麦克斯韦方程组在真空和介质中的应用，特别是克尔（Kerr）度规下光线在弯曲时空中的传播特性。重点分析了波动的性质，包括偏振和干涉现象在射电天文学和光学观测中的意义。 第2章：辐射传输理论的完整框架。 深入探讨了辐射传输方程的建立，并详细解析了各项系数：吸收、散射和激发。特别关注了非平衡态辐射过程，如激发态的建立与损耗，以及谱线形成区（如星际介质、恒星大气）的辐射场。 第3章：观测仪器与数据处理。 本章侧重于现代望远镜技术，涵盖了地面和空间望远镜的设计原理，包括反射镜技术、焦平面阵列以及有效面积的计算。随后，详细介绍了从原始数据到物理参数提取的完整流程，包括背景扣除、大气校正和点扩散函数（PSF）的建模。 第4章：多波段天文学的统一视角。 整合了从伽马射线到射电波段的观测窗口，解释了不同波段探测到的物理过程的差异性。讨论了黑体辐射的局限性，并引入了更复杂的辐射模型，如康普顿散射、同步辐射和轫致辐射的谱线特征。 第二部分：恒星物理学：从诞生到死亡（第5-10章） 本部分聚焦于恒星这一宇宙中最活跃的“工厂”。 第5章：星际物质与分子云动力学。 详细考察了宇宙中恒星形成的前身——分子云的物理性质，包括磁场对云坍缩的抑制作用、湍流的能量耗散机制以及化学冻结的临界温度。 第6章：恒星结构的微分方程组。 经典恒星结构理论的再现，严格推导了四个基本方程：质量守恒、能量传输、流体静力平衡和能量产生。重点讨论了在不同物理条件下（如简并压力、辐射压主导）方程组的求解方法。 第7章：能量产生与核合成。 深入分析了质子-质子链和CNO循环的反应速率，并引入了BBN（太初核合成）的精确计算模型，解释了早期宇宙中轻元素丰度的形成。 第8章：恒星演化轨迹与赫罗图。 结合计算机模型，展示了不同质量恒星在赫罗图上的演化路径。特别分析了红巨星分支和渐近巨星分支上的热脉冲现象及其对元素丰度的影响。 第9章：白矮星、中子星与黑洞的极端物理。 本章是相对论效应的集中体现。详细分析了钱德拉塞卡极限的推导，费米简并压力的修正，以及中子星的核物质状态方程（EoS）的最新进展。对于黑洞，侧重于视界周围的时空几何和吸积盘辐射。 第10章：超新星爆发的物理机制。 全面覆盖了Ia型和II型超新星的物理模型。重点讨论了核坍缩超新星的延迟中微子辐射及其对激波反弹的贡献，以及白矮星的碳燃烧失控机制。 第三部分：星系与活动星系核（AGN）（第11-14章） 本部分将视野扩展到星系尺度的动力学和能量释放。 第11章：星系动力学与暗物质。 运用牛顿动力学和广义相对论，分析了旋转曲线的测量方法，并探讨了Lambda-CDM 模型中暗物质晕的结构形成模拟结果。讨论了引力透镜效应在探测暗物质分布中的应用。 第12章：星系形成与演化。 介绍了分层结构形成理论，从小尺度结构（暗物质晕）的并合到大型星系团的形成过程。关注了“星系宇宙学”中的“星系失活”问题。 第13章：活动星系核（AGN）的物理模型。 详细阐述了标准光度模型（Unified Model），解释了从射电星系到类星体的观测差异。重点分析了超大质量黑洞（SMBH）的吸积过程，特别是沙茨曼（Shakura-Sunyaev）薄盘模型。 第14章：高能过程：喷流与相对论性效应。 探讨了驱动星系尺度喷流的磁场结构（如Blandford-Znajek机制）。分析了相对论性多普勒增强对观测谱线和光变曲线的影响。 第四部分：宇宙学：时空的大尺度结构（第15-18章） 本部分深入探讨宇宙的起源、演化和最终命运。 第15章：广义相对论与弗里德曼方程。 严格推导了洛伦兹不变性下宇宙学原理的适用性，并从爱因斯坦场方程推导出弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克（FLRW）度规下的演化方程。 第16章：早期宇宙物理学：暴胀与重子产生。 详细介绍了暴胀理论的机制，包括标量场（Inflaton）的势能驱动和宇宙微波背景（CMB）的初始功率谱的生成。 第17章：宇宙微波背景（CMB）的物理起源与涨落。 分析了光子退耦过程，并详细解释了康普顿散射、萨克斯-沃尔夫效应和声学振荡在CMB温度和极化图谱中的体现。 第18章：暗能量与宇宙的未来。 探讨了测量暗能量的观测手段，如Ia型超新星（SN Ia）的距离阶梯和重子声学振荡（BAO）。比较了真空能量（Λ）与更复杂的动态暗能量模型的物理图像。 第五部分：前沿与综合专题（第19-20章） 第19章：引力波天文学的理论与初步成果。 本章专门介绍强引力场下的物理，包括克尔度规下的能层。重点分析了双中子星并合与黑洞并合产生的引力波信号（GW150914等），以及如何从波形中反演源的参数。 第20章：中微子天文学与宇宙射线。 探讨了宇宙中高能粒子（质子、原子核）的产生机制及其传播路径。特别关注了来自AGN和超新星的宇宙中微子探测及其对粒子物理学的贡献。 目标读者与学习价值 本书假设读者具备扎实的经典物理学（力学、电磁学）和初步的量子力学知识。它不仅是一本教学用书，更是一部面向研究人员的全面工具书。阅读本书后，读者将能够： 1. 熟练运用辐射传输方程解决复杂的谱线形成问题。 2. 掌握恒星内部结构模型和演化轨迹的计算方法。 3. 理解现代宇宙学中观测数据（如CMB和SN Ia）背后的基本物理原理。 4. 具备阅读和批判性分析最新天体物理学研究论文（特别是涉及广义相对论和高能过程的论文）的能力。 本书的深度和广度，使其成为连接基础物理学与前沿天体物理研究的理想桥梁。

评分☆☆☆☆☆

这本书的篇幅看起来相当可观，厚重感十足，这通常意味着内容涵盖面广且深入。作为一本“导论”，它显然没有停留在肤浅的介绍层面，而是力求为读者提供一个扎实的理论基础。一本好的导论性教材，应该既能让新手入门，又能让有经验的学者从中找到可以参考的深度细节。我对它是否能做到兼顾广度与深度这一点抱有很高的期望，希望它能成为我们研究领域内一本可以长期信赖的工具书，而不是读完一遍就束之高阁的快餐读物。

评分☆☆☆☆☆

这本书的翻译质量，从第一印象来看，似乎是下了一番功夫的。能把如此专业的物理学概念，尤其是涉及到原子和分子层面的复杂理论，用中文清晰准确地表达出来，实在不易。我特地翻看了几个章节的摘要，发现术语的对应和解释都显得很到位，没有那种生硬的“翻译腔”，读起来相对顺畅，这对于非母语背景的读者来说是一个巨大的福音。通常这类影印版或翻译作品，最怕的就是术语混乱或者表述模糊，但这本书似乎在这方面做得相当出色，为后续的学习打下了良好的基础。

评分☆☆☆☆☆

我特别留意了书中是否有大量的图表和示例来辅助理解。毕竟光谱学是高度依赖视觉和实验数据的学科，仅仅依靠文字描述很难完全掌握其精髓。一本优秀的教材应该包含高质量的示意图、光谱线图以及可能的数据分析示例。如果这些图示的质量高，标记清晰，那么它将极大地提升学习效率，帮助我们直观地理解光与物质相互作用的复杂过程。希望这本书在这方面没有妥协，能提供丰富的视觉辅助材料。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计非常有吸引力，黑底白字的设计显得专业且经典，给人一种沉稳扎实的感觉。拿到手里的时候，感觉纸张的质感相当不错，印刷清晰，字体排版也很舒服，长时间阅读下来眼睛不容易感到疲劳。这种对细节的关注，让人觉得出版方在制作这本书时是非常用心和严谨的。虽然我还没有深入研究具体内容，但仅凭外观就能感受到这是一本经过精心打磨的学术著作。包装和装帧都很结实，感觉能经受住多次翻阅和携带的考验，对于需要经常查阅的专业书籍来说，这一点非常重要。它放在书架上，本身就是一种学术氛围的体现。

评分☆☆☆☆☆

从目录结构来看，这本书的编排逻辑非常严谨，从基础概念的建立，到复杂理论的深入探讨，层层递进，脉络清晰。它似乎遵循了一条循序渐进的教学路径，这对于想要系统学习天文光谱学的初学者或者需要回顾基础知识的研究人员来说，无疑是极大的便利。这种结构化的安排，能帮助读者建立起完整的知识框架，而不是零散地获取信息。我期待着它能在理论推导和实际应用之间找到一个很好的平衡点，让抽象的物理概念变得具体可感。

评分☆☆☆☆☆

没有注意是英文，不过也得看下去

评分☆☆☆☆☆

看过第一版的，第二版的内容更新不少

评分☆☆☆☆☆

good~~~~~~~~~~~~

评分☆☆☆☆☆

需要多学习，多思考才能读得懂

评分☆☆☆☆☆

同学介绍才买的，稍微对光谱学有点了解了

评分☆☆☆☆☆

很好，很给力

评分☆☆☆☆☆

看过第一版的，第二版的内容更新不少

评分☆☆☆☆☆

很好，很给力

评分☆☆☆☆☆

好！