Пространственная симметрия и оптические свойства твердых тел. Том 1 - Бирман Дж.
Скачать (прямая ссылка):
Хотя формальная теория пространственных групп существует уже в течение длительного времени, ее практическое применение, в особенности экспериментаторами, тормозится известной сложностью и непривычностью математического аппарата. Между тем теория пространственных групп продолжает углубляться и совершенствоваться с одновременным расширением области ее применения.
Естественно, что практические навыки использования теории пространственных групп легче всего приобрести при изучении роли симметрии в конкретных физических- задачах. В последние годы на русском языке вышло несколько монографий, написанных именно по такому принципу [115, 120, 121].
Предлагаемая вниманию советского читателя монография известного американского теоретика Дж. Бирмана, продолжая это направление, существенно дополняет литературу по теории симметрии кристаллов. В монографии дается обзор современного состояния теории пространственных групп с учетом новейших результатов, полученных, в частности, автором и его сотрудниками, и подробно излагаются методы практического использования аппарата теории в задачах динамики кристаллической решетки и оптических процессов, связанных с фононами.
Отличительная особенность монографии Дж. Бирмана — использование симметрии «от начала и до конца». Это означает, во-первых, что изложение самой теории колебаний решетки ведется с позиций свойств симметрии (в отличие от обычного подхода, где сначала строится теория, а затем проводится анализ свойств симметрии); во-вторых, это означает максималь*
6 -
Предисловие к русскому изданию
ное использование симметрии, что достигается построением матриц приведения (коэффициентов Клебша — Гордана). Книга Дж. Бирмана — первая монография, где излагается теория коэффициентов Клебша — Гордана для пространственных групп и приводятся их таблицы для ряда групп. Вторая характерная черта книги — подробнейший анализ оптических экспериментов с теоретико-групповой точки зрения и сравнение результатов, полученных разными методами. Этот материал служит как иллюстративным, так и учебным целям и показывает, каким образом и до какой глубины экспериментатор может использовать теорию групп при анализе своих результатов. Наконец, несомненную ценность книге придают обширные и подробные таблицы коэффициентов'приведения для трех важнейших пространственных групп: алмаза, каменной соли и цинковой обманки.
Содержание монографии естественным образом делится на две части. Поэтому в русском издании она выпущена в двух томах. В первом томе излагается общая теория пространственных групп, рассматриваются методы их применения, а также вопросы динамической теории кристаллов. Основное внимание уделяется задаче разложения представлений на неприводимые составляющие, являющейся основой физических лрименений теории групп. Подробно излагаются и сопоставляются два различных метода вычисления коэффициентов приведения: метод линейных алгебраических уравнений и метод группы приведения. Такой способ изложения обладает несомненной педагогической ценностью, предоставляя читателю «свободу действий» при выборе метода или при проверке результатов.
Второй том посвящен теории колебаний кристаллической решетки и ее оптическим свойствам — инфракрасному поглощению и комбинационному рассеянию. С позиций теории симметрии проанализирован вопрос о критических точках функции распределения частот, определяющих особенности оптических спектров. Специальное внимание уделено анализу симметрии по отношению к обращению времени. Обсуждаются свойства симметрии ангармонических силовых постоянных, дипольных моментов и поляризуемостей высших порядков. Центральное место в этом разделе занимает обсуждение поляризационных эффектов в рассеянии света. Во втором томе рассматривается также применение всех результатов к кристаллам'со структурой каменной соли и алмаза, представляющим собой важные примеры симморфной и несимморфной пространственных групп. Завершается книга кратким' анализом роли эффектов, обусловленных нарушением симметрии, дефектами или внешними полями.
В целом книга имеет энциклопедический характер, так как в ней с единых позиций и в одинаковых обозначениях излагаются и теория пространственных групп, и динамика решетки, и
Предисловие к русскому изданию
7
теория оптических свойств решетки. В настоящее время книга Бирмана является единственным в своем роде пособием по 'конкретному применению теории пространственных групп к оптическим свойствам кристаллической решетки. Большое число разобранных до деталей примеров, относительная простота и ясность изложения делают книгу незаменимым руководством как для изучения практических приемов работы с пространственными группами, так и для постановки и решения новых задач.
Профессор Бирман известен своими теоретическими работами в области применения теории симметрии к проблеме фазовых переходов и в спектроскопии твердого тела. Успешное развитие аппарата пространственных групп и его широкое применение в последние 10—15 лет в значительной степени связаны с работами Бирмана и его сотрудников.
Книга Бирмана по замыслу автора не является исчерпывающим обзором, и поэтому список литературы не претендует на библиографическую полноту. Чтобы сохранить стиль автора, при переводе были добавлены лишь немногочисленные ссылки на доступные советскому читателю издания, в которых рассматриваются близкие вопросы, а также на источники, содержащие подробные списки литературы. Кроме того, исправлены замеченные опечатки и сделан ряд разъясняющих примечаний; это относится, в частности, кне-которым понятиям высшей алгебры.
