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第一章 理论准备1

第一节 量子力学的基本原理1

一、微观粒子的波粒二象性1

二、波函数的统计解释和态叠加原理1

三、Schr？dinger（薛定谔）方程2

四、力学量的算符表示3

五、表象理论7

六、氢原子和类氢离子11

七、电子自旋和Pauli（泡利）不相容原理17

八、量子力学的近似方法——微扰法和变分法18

九、多电子原子和中心场近似21

十、原子中的磁相互作用30

一、定义32

第二节 群论初步32

二、群的矩阵表示34

三、正交关系35

四、特征标36

五、表示的直积37

六、群表示论在量子力学中的某些应用37

第二章 配位场理论41

第一节 晶体场势41

第二节 dl和dy组态的晶体场分裂44

一、立方场中的晶体场分裂44

二、低对称场中的晶体场分裂46

第三节 多电子问题——弱场图象48

一、在点群对称环境中自由离子谱项的分裂48

二、对称群不可约表示的基函数49

三、能量的计算49

一、强场组态与强场项53

第四节 多电子问题——强场图象53

二、强场波函数54

三、微扰能57

第五节 矿物中过渡金属离子的晶体场谱59

一、刚玉中V3+（d2组态）的吸收光谱59

二、高自旋Mn2+和Fe3+（d5组态）的晶体场谱60

三、Cr3+（d3组态）的晶体场跃迁61

四、Fe2+（d6组态）的晶体场谱62

第六节 过渡金属离子电子顺磁共振谱（EPR）的配位场解释64

一、自旋Hamilton（哈密顿）算符64

二、自旋Hamilton参量的计算67

第七节 57Fe的M？ssbauer谱中的核四极距分裂70

一、核四极矩相互作用70

二、电场梯度（EFG）张量71

第八节 晶体场稳定能与过渡金属化合物的晶体化学和热力学性质73

一、分子轨道理论中常用的近似方法76

第三章 分子轨道理论76

第一节 分子轨道理论的基本原理76

二、分子轨道理论的基本假设78

三、原子轨道的线性组合79

四、分子轨道的特点81

五、氢分子离子83

第二节 Hartree-Fock-Roothaan（HFR，哈特里-福克-罗特汉）方程87

一、Hartree近似和Hsrtree自洽场方程88

二、Hartree-Fock（HF）方程88

三、闭壳层分子的Roothaan方程90

四、开壳层分子的HFR方程92

五、电离能、电荷密度、键级和离解能93

第三节 分子轨道理论的计算方法95

一、从头计算（ab initio）方法95

二、EHMO法97

三、CNDO法、INDO法和NDDO法98

四、Xa法101

第四节 分子轨道理论的矿物学应用104

一、硅酸盐和石英族矿物的分子轨道理论研究104

二、硫化物矿物的分子轨道理论研究109

三、其他矿物的分子轨道理论研究112

第四章 固体能带理论初步115

第一节 引言115

第二节 晶体的平移对称性和Bloch（布洛赫）定理116

第三节 倒易格子和Brillouin（布里渊）区118

一、倒易格子118

二、Brillouin区119

第四节 自由电子近似和弱束缚近似120

一、自由电子近似（一维情况）121

二、弱束缚近似（一维情况）123

三、弱束缚近似（二维和三维情况）127

第五节 紧束缚近似128

第六节 晶体中的电子跃迁131

第五章 原子外层电子能级的矿物谱学134

第一节 矿物吸收光谱学134

一、吸收光谱的基本原理135

二、吸收光谱仪器139

三、吸收光谱在矿物学中的应用141

第二节 矿物反射光谱学148

一、反射光谱的基本原理148

二、反射光谱和矿物光性特征、颜色指数152

三、反射光谱光学参数的色散关系和调制反射光谱156

四、反射光谱测量装置和测量用标样158

五、反射光谱在矿物学中的应用158

一、发光光谱的基本概念164

二、矿物发光机制164

第三节 矿物发光光谱学（LS）164

三、矿物发光分类168

四、发光光谱的测量装置169

五、发光光谱在矿物学和地质学中的应用172

第四节 矿物电子顺磁共振谱学（EPR）181

一、电子顺磁共振的基本原理181

二、电子顺磁共振谱仪189

三、电子顺磁共振谱在矿物学中的应用190

第六章 原子内层电子能级的矿物谱学——X射线矿物谱学199

第一节 矿物X射线发射谱学（XES）199

一、X射线发射谱的基本原理199

二、X射线发射谱在矿物学中的应用203

第二节 矿物X射线吸收谱学（XAS）205

一、X射线吸收谱的基本原理205

二、外延X射线吸收精细结构谱（EXAFS）208

四、X射线吸收谱用于矿物和玻璃的研究210

三、X射线吸收谱仪210

第三节 矿物光电子能谱学（PES）213

一、光电子能谱的基本原理213

二、光电子能谱仪219

三、光电子能谱在矿物学中的应用220

第四节 矿物Auger电子谱学（AES）223

一、Auger电子谱的基本原理223

二、Auger电子谱在矿物研究中的应用228

第七章 原子核能级的矿物谱学231

第一节 矿物核磁共振谱学（NMR）231

一、核磁共振原理231

二、宽谱线核磁共振的实验装置237

三、宽谱线核磁共振在矿物学中的应用238

四、固体高分辨核磁共振在矿物学中的应用241

一、核四极矩共振谱的基本原理244

第二节 矿物核四极矩共振谱学（NQR）244

二、核四极矩共振谱的实验观测246

三、核四极矩共振谱在矿物研究中的应用247

第三节 矿物M？sbauer谱学248

一、M？ssbauer谱的基本原理248

二、M？ssbauer谱仪255

三、M？ssbauer谱在矿物学中的应用255

第八章 矿物振动光谱学263

第一节 矿物红外光谱学（IR）263

一、双原子分子的简正振动模式263

二、多原子分子的简正振动模式265

三、红外光谱的选择定则267

四、红外光谱测试的方法268

五、红外光谱在矿物学中的应用270

一、Raman光谱的基本原理273

第二节 矿物Raman光谱学273

二、Raman散射的经典理论275

三、Raman散射的选择定则275

四、退偏振比276

五、共振Raman光谱277

六、非线性Raman效应277

七、Raman光谱的实验技术278

八、Raman技术的新发展279

九、矿物的Raman光谱研究280

第九章 晶格动力学和矿物热物理性质的研究292

第一节 晶格动力学简述292

一、一维晶格振动的分析293

二、一维复式晶格振动的分析295

三、声子297

四、声子色散曲线的测定298

二、热导率的测量方法299

第二节 矿物的热传导299

一、热传导的基本原理299

三、矿物热传导性能研究的某些进展301

第三节 矿物的热膨胀307

一、热膨胀的基本概念307

二、固体热膨胀的测量方法309

三、热膨胀与键型、配位数及熔点的关系312

四、矿物的热膨胀研究313

第四节 矿物的热辐射317

一、热辐射的本质317

二、热辐射的基本定律318

三、矿物热发射率测试方法概述320

四、矿物热发射率的研究321

第一节 基本原理326

一、主要电学参数326

第十章 矿物的电学性质326

二、电荷传递机制和电极化作用327

三、去极化场330

四、介质损耗330

五、极化弛豫332

六、动态介电常数333

第二节 矿物电学性质的测量方法335

第三节 矿物的电阻率337

第四节 矿物的介电性质338

一、概述338

二、影响矿物介电特性的因素338

第五节 温度和压力对矿物电学性质的影响349

一、温度和压力对矿物电阻率的影响349

二、FeO、Al2O3和Fe2O3349

二、温度和压力对矿物介电常数的影响351

第六节 研究矿物电学性质的意义353

一、理论意义354

三、在微波遥感和雷达探测中的作用354

二、在材料科学研究中的作用354

四、在地质学和地球物理学中的作用356

第十一章 Grüneisen状态方程与高压下物质的熔融关系358

第一节 Grüneisen关系358

第二节 状态方程的Debye（德拜）近似360

第三节 熔融方程362

一、Lindemann（林德曼）熔融方程362

二、Simon熔融方程363

第四节 Grüneisen参量与弹性参数的关系365

第五节 绝热过程367

第六节 Grüneisen值的测量368

一、某些流体的Grüneisen参量和压力的关系368

二、某些金属的Grüneisen参量在高压下的行为369

一、金、银、铜的高压熔融370

第七节 某些金属和合金的高压熔融370

二、Ⅷ族金属的熔融曲线372

三、某些合金的高压熔融373

第八节 硅酸盐矿物的高压熔融373

一、钠长石和透辉石的高压熔融373

二、铁橄榄石的高压熔融375

三、镁橄榄石的高压熔融376

四、镁铝榴石的高压熔融377

五、铁橄榄石-正铁辉石体系的高压熔融378

六、镁铝榴石-镁橄榄石体系的高压熔融378

第九节 硅酸盐岩石的高压熔融379

一、深海玄武岩的高压熔融379

二、橄榄岩包裹体的高压熔融380

第十节 部分熔融程度与压力、组分的关系382

一、基础概念385

第十二章 高压下的矿物相变385

第一节 相变过程的热力学关系385

二、热力学关系386

第二节 实验研究方法389

第三节 主要氧化物的高压相变393

一、MgO和CaO393

三、SiO2396

第四节 主要硅酸盐的高压相变399

一、正长石和其他含钾铝硅酸盐399

二、钠长石和其他含钠铝硅酸盐400

三、镁铝榴石和铁铝榴石402

四、辉石403

五、橄榄石407

一、地球内部温度的估算409

第一节 与地幔热物理有关的参量及其相互关系409

第十三章 地幔热物理和热模式409

二、热膨胀的Grüneisen关系411

三、地幔电导率与温度的关系412

第二节 地幔的热传导机制415

一、声子热传导416

二、光子的辐射热传导416

三、激子热传导417

四、电子热传导418

第三节 热传导方程和岩石圈热模式418

附录 对称群的特征标表421

参考文献435

索引465

后记475