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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