强场激光物理

本书主要介绍超强超短激光与等离子体相互作用的基本理论和实验方法，重点为强场激光的相对论效应和量子电动力学效应。前三章为一些理论介绍，包括强场激光、强激光与电子、原子和团簇相互作用以及等离子体物理基础理论；第4、5章分别为强激光与稀薄等离子体和固体靶相互作用；第6章简单介绍传统加速器和高能粒子束，为后面几章作准备；第7~9章为强场激光的重要应用，即强激光驱动的高能电子束、高能离子束和强辐射源；第10、11章为强场激光在等离子体和真空中的量子电动力学效应；第12章介绍激光核物理。
本书较为全面地介绍了强场激光物理理论和实验的近期新进展，主要目的是为刚进入这一领域的研究生提供一本较全面的参考书，也可供这一领域的科技人员、对强场物理感兴趣的其他研究领域的科技工作者参考，对强场物理感兴趣的高年级本科生也可阅读。

前言
第1章强场激光1
1.1光子1
1.2光波2
1.3光场的量子化3
1.4短脉冲激光7
1.5啁啾脉冲放大9
1.6激光模式11
1.6.1高斯激光11
1.6.2贝塞尔光14
1.6.3拉盖尔-高斯光15
1.6.4矢量光21
1.7激光纵向场22
1.8非理想光束和多模激光23
1.9激光对比度25
1.10激光的相干性26
1.11强场激光的发展趋势28
第2章强激光与电子、原子和团簇相互作用33
2.1相对论协变描述33
2.2电磁相互作用基本理论34
2.2.1洛伦兹规范35
2.2.2库仑规范36
2.2.3激光的能量、动量和角动量36
2.2.4电磁场中电荷运动的基本方程40
2.2.5坐标变换和洛伦兹变换42
2.3带电粒子在恒定磁场中的运动43
2.3.1回旋运动44
2.3.2漂移运动45
2.3.3绝热不变量47
2.3.4纵向不变量和费米加速50
2.3.5磁谱仪51
2.4电子在电磁场中的运动51
2.5激光驱动电子加速（非尾场）56
2.5.1稀薄等离子体中电子加速56
2.5.2平面激光对电子薄层的加速57
2.5.3非平面光束驱动电子加速58
2.5.4真空加速的一般性讨论58
2.6强激光与原子相互作用59
2.6.1光场电离59
2.6.2气体高次谐波62
2.7强激光与团簇相互作用64
2.8强激光与原子核相互作用67
第3章等离子体物理基础理论68
3.1等离子体的重要特性68
3.1.1德拜长度69
3.1.2等离子体鞘层70
3.1.3耦合等离子体71
3.1.4碰撞频率72
3.1.5等离子体频率76
3.1.6电离与复合78
3.1.7萨哈平衡79
3.2等离子体描述方法80
3.2.1单粒子轨道80
3.2.2粒子模拟80
3.2.3等离子体的动理学描述82
3.2.4等离子体流体方程84
3.2.5相对论磁流体方程86
3.2.6物态方程90
3.2.7等离子体流体数值模拟90
3.3磁化等离子体91
3.3.1广义欧姆定律92
3.3.2磁化等离子体的.值92
3.3.3磁冻结和磁扩散93
3.4等离子体中的波95
3.4.1色散关系和介电张量95
3.4.2电子等离子体波97
3.4.3离子声波99
3.4.4磁声波101
3.4.5阿尔芬波102
3.5流体不稳定性103
3.5.1瑞利-泰勒不稳定103
3.5.2.箍缩和Z箍缩106
3.5.3腊肠和扭曲不稳定性108
3.6动理学不稳定性109
3.6.1粒子-波相互作用109
3.6.2韦伯不稳定性110
3.6.3其他不稳定性114
3.7自相似模型114
3.7.1等离子体膨胀114
3.7.2爆轰波116
第4章强激光与稀薄等离子体相互作用118
4.1强激光在等离子体中的传输方程118
4.1.1基本方程118
4.1.2等离子体对弱激光场的线性响应119
4.1.3相对论强激光的传输方程120
4.1.4激光在等离子体中传输的色散关系120
4.1.5相对论自透明122
4.1.6慢变振幅近似122
4.1.7准稳态近似122
4.2激光的传输123
4.2.1高斯激光在真空中的传输123
4.2.2激光在气体中的传输125
4.2.3激光在磁化等离子体中的传输128
4.2.4法拉第旋转130
4.3相对论冷等离子体流体方程131
4.3.1一维相对论冷等离子体133
4.4激光的纵向调制与孤子136
4.5激光的横向调制与自聚焦138
4.5.1等离子体密度扰动引起的自聚焦138
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