Optical Processes in Solids
Toyozawa
Y. Toyozawa:
Optical Processes in Solids
Cambridge University Press, Cambridge 2003. 440 S., 122 Abb., Brosch.,
ISBN 0-521-55605-8
Mit diesem Buch hat Toyozawa ein relativ umfangreiches Lehrbuch über optische Prozesse in Festkörpern geschaffen. Besprochen werden anorganische Festkörper, organische Systeme wie Molekülkristalle und auch biologisch relevante Systeme. Der Autor möchte dabei zeigen, wie mit der optischen Spektroskopie Informationen über die Konstituenten der Materie, also Elektronen und Kerne, sowie über deren Anregungen und Kopplungen zu gewinnen sind.
Zu Beginn werden die Grundlagen der Elektrodynamik und einige wichtige Elemente der Quantenmechanik kurz dargestellt. Es schließen sich Kapitel über Elektronen und Gitterschwingungen (Phononen) und deren Einfluss auf die dielektrische Funktion und optische Spektren an. Auch Wannier- und Frenkel-Exzitonen, Polaronen und weitere Quasiteilchen, wie zum Beispiel Polaritonen, werden eingeführt, wobei insbesondere die Wechselwirkung von elektronischen und exzitonischen Anregungen mit Phononen recht großen Raum einnimmt. Hierbei werden sowohl mikroskopische Modelle als auch die Beschreibung mittels einer Konfigurationskoordinate behandelt. Weitere Themen sind nichtlineare optische Phänomene, insbesondere Zweiphotonen-Spektroskopie, Lichtstreuung und Raman-Prozesse, die Beschreibung der Anregung von stark gebundenen Elektronen mit Synchrotronstrahlung (Photoemission), ein wenig Vielteilchenphysik (z. B. Hubbard-Modell) sowie photochemische Reaktionen und lichtinduzierte Strukturänderungen. Im letzten Kapitel 'Light, matter and life' beschreibt der Autor, wie er selbst sagt, seinen 'personal viewpoint' zur Rolle des Sonnenlichtes für die Entwicklung von Leben aus Materie.
In fast allen Kapiteln werden neben der allgemeinen Theorie auch konkrete Beispiele für Materialien und Experimente gegeben, an denen sich die betrachteten Effekte beobachten lassen. Die Darstellung beschränkt sich nicht nur auf eine rein formelmäßige Beschreibung, sondern viele längere formelfreie Textpassagen beinhalten Interpretationen und weiterführende Hintergrundinformationen.
Da den theoretischen Herleitungen nicht immer leicht zu folgen ist und außerdem die Kapitel zum Teil miteinander verwoben sind - so erfolgen Vorgriffe auf später behandelte Themen - ist das Buch eher nicht für Neulinge in diesem Gebiet empfehlenswert. Es erscheint mir besser geeignet für fortgeschrittene Studierende sowie Forscher aus Festkörperphysik, physikalischer Chemie, Materialwissenschaften und Biochemie, die sich mit den grundlegenden Prinzipien der Wechselwirkung zwischen Licht und Materie schon ein wenig auskennen. Für diese Zielgruppe kann das schöne Buch von Toyozawa als Lehrbuch und auch als Nachschlagewerk dienen.
Priv.-Doz. Dr. Torsten Meier, Arbeitsgruppe Theoretische Halbleiterphysik, Fachbereich Physik, Philipps-Universität Marburg
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