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第1章 绪言1

1.1稀土光谱的发现和研究过程1

1.2稀土光谱的特征2

1.3光谱的测定方法和类型10

1.4稀土光谱材料的应用13

参考文献14

第2章 量子力学和数学基础16

2.1角动量算符16

2.2球张量算符21

2.3角动量的耦合22

2.4球谐张量算符的耦合23

2.5Wigner-Eckart定理25

2.6Ck张量的约化矩阵元26

2.76-j符号和9-j符号28

2.8张量乘积的矩阵元30

参考文献31

第3章 稀土自由离子的光谱项和能级33

3.1稀土元素和离子的电子组态33

3.2稀土离子的光谱项和能级数目35

3.3稀土离子4fN组态的能级42

3.3.1中心场作用43

3.3.2电子与电子之间的库仑作用43

3.3.3电子的自旋-轨道相互作用46

3.3.4组态相互作用47

3.3.5其他相互作用48

3.4中间耦合波函数53

3.5能级参数的理论计算方法59

参考文献63

第4章 稀土离子的晶体场理论64

4.1晶体场理论64

4.2晶体场参数与对称性69

4.3旋转群表示在点群中的分解72

4.4其他晶体场模型89

4.4.1叠加模型89

4.4.2角重叠模型90

4.5晶体场参数计算的举例91

4.5.1点电荷静电模型91

4.5.2角重叠模型95

4.6其他晶体场参数的计算结果99

参考文献101

第5章 4f-4f跃迁的光谱强度102

5.1电偶极矩跃迁的Judd-Ofelt理论102

5.2磁偶极矩和电四极矩跃迁118

5.3振子强度参数Ωλ的计算方法121

5.4跃迁概率和光谱参数128

5.5Pr3+和Tm3+离子本征函数的组成与状态间的约化矩阵元129

5.6超敏跃迁134

5.7光谱结构和对称性134

参考文献137

第6章 晶体中稀土离子间的能量传递138

6.1能量传递方式138

6.2稀土离子的浓度猝灭139

6.3不同稀土离子间的能量传递141

6.4能量传递理论144

6.4.1Dexter理论144

6.4.2Kushida方法145

6.4.3敏化离子荧光的衰减机制147

6.4.4声子辅助传递148

6.5荧光强度和速率方程148

6.6基质和稀土离子之间的能量传递151

6.7能量传递的条件152

参考文献153

第7章 稀土离子4fN-1n′l′组态的光谱理论154

7.1稀土离子4fN-1n′l′组态的能级和谱项154

7.1.14fN-1n′l′组态体系的Hamilton函数154

7.1.2自由离子状态下4fN-1n′l′组态的谱项构成155

7.1.3自由离子4fN-1n′l′组态谱项能表达式的理论推导156

7.24fN-1n′l′组态的自旋-轨道相互作用的理论表达式161

7.3稀土离子4fN-1n′l′（n′l′＝5d,6s,6p）组态谱项能的计算162

7.4晶体中稀土离子的4f-5d跃迁177

7.4.14fN-15d组态能级到4fN组态能级间的跃迁概率177

7.4.2Pr3+离子在PrP5O14晶体中的4f-5d辐射跃迁概率178

参考文献180

第8章 二价稀土离子4fN-15d组态的光谱学181

8.1二价稀土离子4fN-15d组态的光谱和能级181

8.2二价稀土离子4fN-15d组态最低谱项能级的计算185

8.3Eu2+离子的光谱性质186

8.3.1Eu2+离子的光谱186

8.3.2Eu2+离子在立方场中的能级劈裂188

8.4KX（X＝Cl,Br,I）晶体中Eu2+离子的4fN-15d组态能级计算190

8.4.1体系的波函数190

8.4.2能级表达式计算191

8.4.3能量参数和能级计算193

参考文献194

第9章 三价稀土离子4fN-15d组态的光谱和能级195

9.1三价稀土离子4fN-15d组态光谱的研究概况195

9.2三价稀土离子4fN-1n′l′组态光谱的能量参数201

9.3Ce3+离子的光谱性质204

9.3.1Ce3+离子的光谱204

9.3.2晶体中Ce3+离子的能级204

9.4其他三价稀土离子的光谱性质208

参考文献209

第10章 晶体环境对稀土离子光谱和能级的影响210

10.1复杂晶体的介电化学键理论210

10.1.1理论方法210

10.1.2晶体中离子的极化216

10.2J混效应引起的能级移动217

10.2.1能级移动的计算公式的推导217

10.2.2Nd3+离子能级移动的计算220

10.2.3Eu3+离子能级的移动224

10.3电子云扩大效应226

10.3.1晶体的环境因子226

10.3.2稀土Tb3+离子4f75d组态的自旋允许态和自旋禁戒态之间的能量差228

10.4稀土离子的能级位置对晶体基质的依赖性230

10.5卤化物晶体中稀土离子5d能级劈裂233

10.6稀土离子4fN-15d组态能级重心的位移235

参考文献239

第11章 稀土离子的电荷迁移带吸收241

11.1电荷迁移的基本概念241

11.2电荷迁移带的Jφrgensen理论242

11.3晶体中三价稀土离子的电荷迁移带244

11.4电荷迁移带对基质的依赖性247

11.4.1Eu3+离子电荷迁移带的位置与环境因子的关系248

11.4.2Yb3+离子电荷迁移带的位置与环境因子的关系249

11.4.3电荷迁移带对基质的依赖性的机理分析251

参考文献251

第12章 稀土光谱学中的U群方法253

12.1U群的不可约表示和基矢253

12.2利用Young盘确定光谱项的方法254

12.3Young图不可约表示的分支规则256

12.44fN组态Racah分类群链U7？R7？G2？R3的分支规则258

12.54fN组态波函数的Young盘形式260

12.64fN组态谱项能的计算269

12.6.1Young盘矩阵元（Yi|He|Y3〉的计算269

12.6.2谱项能的计算273

12.74fN-1n′l′组态的波函数和能级276

12.7.1 4f6n′l′组态的波函数277

12.7.2 4f6n′l′组态的谱项能计算279

参考文献282

附录283

基本物理常数283

物理单位换算283

晶面间距和单胞体积283

Ckq张量的表达式284

32点群的特征标表286