第1章 射电天文学基础 1
1.1射电天文在天体物理中的地位 1
1.2射电窗口 3
1.3一些基本定义 4
1.4辐射转移 6
1.5黑体辐射和亮温度 9
1.6 Nyquist原理和噪声温度 13
第2章 电磁波传播基础 14
2.1麦克斯韦方程组 14
2.2能量守恒和坡印亭矢量 15
2.3复数场矢量 16
2.4波动方程 18
2.5绝缘介质中的平面波 19
2.6波包和群速度 22
2.7耗散介质中的平面波 24
2.8稀薄等离子体的频散量 25
第3章 波的偏振 29
3.1矢量波 29
3.2庞加莱球和斯托克斯参量 33
3.3准单色平面波 35
3.4准单色波的斯托克斯参数 37
3.5法拉第旋转 38
第4章 信号处理和接收机 42
4.1信号处理和平稳随机过程 42
4.1.1概率密度，期望值和遍历性 42
4.1.2自相关和功率谱 43
4.1.3线性系统 45
4.1.4高斯随机变量 47
4.1.5平方律检波器 48
4.2接收机的极限灵敏度 50
4.2.1相干系统的可能最小噪声 52
4.2.2基本噪声极限 53
4.2.3接收机的稳定性 56
4.2.4接收机的定标 60
4.3非相干辐射计 61
4.3.1热辐射计 61
4.3.2热辐射计的噪声等效功率 63
4.3.3当前使用的热辐射计系统 64
4.4相干接收机 65
4.4.1基本组成 65
4.4.2半导体结 69
4.5低噪声前端和IF放大器 72
4.5.1非制冷混频器 73
4.5.2脉泽放大器 74
4.5.3参量放大器 75
4.5.4高电子迁移晶体管（HEMT） 75
4.5.5超导混频器 78
4.5.6热电子辐射计（Hot Electron Bolometers，HEB） 80
4.6目前使用的前端小结 81
4.6.1单像素接收机系统 81
4.6.2多射束系统 81
4.7后端：相关接收机，偏振计和频谱仪 82
4.7.1相关接收机和偏振计 82
4.7.2频谱仪 86
4.7.3脉冲星观测的后端 98
第5章 天线原理基础 101
5.1 电磁势 101
5.2波动方程的格林函数 103
5.3赫兹偶极子 105
5.4互易定理 109
5.5描述天线的参数 111
5.5.1功率方向图 112
5.5.2主瓣的定义 113
5.5.3有效面积 115
5.5.4天线温度的概念 117
第6章 连续孔径天线 118
6.1局域源的辐射场 118
6.2孔径照明和天线方向图 120
6.3圆形孔径 123
6.4主馈源 126
6.4.1主焦点馈源：偶极子和反射体 127
6.4.2主焦点喇叭馈源 127
6.4.3多反射体系统 129
6.5天线偏差理论 131
6.6抛物面天线的实际设计 134
6.6.1一般考虑 134
6.6.2具体的望远镜 136
第7章 观测方法 142
7.1地球的大气 142
7.2定标的程序 146
7.2.1一般天线定标 146
7.2.2致密源 147
7.2.3展源 149
7.2.4厘米波望远镜的定标 149
7.2.5毫米和亚毫米波外差系统望远镜的定标 150
7.2.6热辐射计定标 152
7.3连续谱观测的策略 153
7.3.1点源 153
7.3.2展源的连续谱成图 154
7.4谱线观测的额外要求 156
7.4.1视向速度设置 156
7.4.2频率基线 157
7.4.3杂散辐射的影响 159
7.4.4谱线观测技巧 160
7.5混淆问题 162
第8章 干涉仪和孔径综合 165
8.1角分辨率的追求 165
8.2相干函数 167
8.3展源的相干函数：van Cittert-Zernike定理 168
8.4二元干涉仪 171
8.5孔径综合 174
8.5.1一个合适的坐标系统 174
8.5.2孔径综合的发展历史 178
8.5.3干涉仪观测 180
8.5.4改进可见度函数 181
8.5.5 uv数据的格栅化 182
8.5.6首要解，脏图和脏射束 183
8.6先进的软件方法 186
8.6.1自定标 187
8.6.2洁化（CLEAN）脏图 188
8.6.3最大熵去卷积方法（MEM） 188
8.7干涉仪的灵敏度 189
8.8甚长基线干涉仪（VLBI） 192
8.9天体测量和测地学中的干涉仪 193
第9章 连续辐射的发射机制 196
9.1射电源的本质 196
9.1.1天体的黑体辐射 198
9.2一个被加速电子的辐射 200
9.3单个碰撞的轫致辐射的频率分布 201
9.4电离气体云的辐射 204
9.5非热辐射机制 207
9.6回顾洛伦兹变换 208
9.7单个电子的同步辐射 210
9.7.1辐射的总功率 211
9.7.2辐射的角分布 212
9.7.3发射的频率分布 213
9.8同步辐射的光谱和偏振 214
9.9电子集体的同步辐射的能谱分布 217
9.9.1均匀磁场 220
9.9.2随机磁场 221
9.10同步辐射源的能量要求 222
9.11非热源的低能截断 224
9.12逆康普顿散射 225
9.12.1苏尼阿耶夫-泽尔多维奇（Sunyaev-Zeldovich）效应 225
9.12.2高亮度源的能量损失 226
第10章 一些热和非热射电源的例子 227
10.1宁静太阳 227
10.2 HⅡ区的射电辐射 230
10.2.1热辐射 230
10.2.2电离星风的射电辐射 232
10.3超新星和超新星遗迹 233
10.4超新星遗迹的流体力学演化 235
10.4.1第一阶段：自由膨胀 236
10.4.2第二阶段：绝热膨胀 237
10.5较老的超新星遗迹的射电演化 241
10.6脉冲星 243
10.6.1脉冲星的探测和源的本质 243
10.6.2距离估算和银河系的分布 244
10.6.3强度谱和脉冲形状 246
10.6.4脉冲星定时 249
10.6.5旋转变慢和磁矩 251
10.6.6双星脉冲星和毫秒脉冲星 254
10.6.7射电发射机制 256
10.7河外源 257
10.7.1射电星系：Cygnus A 258
10.7.2苏尼阿耶夫-泽尔多维奇效应的例子 259
10.7.3相对论效应和时变 259
第11章 谱线基础 263
11.1爱因斯坦系数 263
11.2含有爱因斯坦系数的辐射转移方程 264
11.3偶极跃迁概率 267
11.4速率方程的简单解 268
第12章 中性氢原子的谱线辐射 271
12.1中性氢原子的21cm谱线 272
12.2塞曼效应 274
12.3自旋温度 275
12.4发射线和吸收线 277
12.4.1射束填充因子和源的几何的影响 278
12.5弥漫星际气体的物理状态 280
12.6较差速度场和谱线形状 282
12.7星际气体中的银河系速度场 285
12.8河外星系中的原子谱线 288
12.8.1位力质量 290
12.8.2 Tully-Fisher关系 292
第13章 复合谱线 294
13.1发射星云 294
13.2气体星云的光致电离结构 294
13.2.1纯粹的氢云 294
13.2.2氢星云和氦星云 297
13.2.3真实的HⅡ区 299
13.3里德伯原子 299
13.4 LTE条件下的谱线强度 302
13.5 LTE条件不适用时的谱线强度 304
13.5.1碰撞致宽 309
13.6对射电复合谱线的观测的解释 311
13.6.1反常的例子 313
13.7其他元素的复合谱线 314
第14章 星际空间的分子 315
14.1引言 315
14.1.1历史 316
14.2分子结构的基本概念 318
14.3双原子分子的转动光谱 320
14.4对称和不对称陀螺分子 323
14.5分子结构的更多细节 324
14.5.1自旋统计 324
14.5.2电子角动量 326
14.5.3超精细分裂 326
14.6振动跃迁 328
14.7应用于星际分子 329
14.8能级布居与谱线强度的关系 331
14.8.1 LTE条件下的CO柱密度 334
14.8.2比较复杂的分子的柱密度的确定 337
14.8.3受阻运动的分子 341
14.9分子的激发 341
14.9.1二能级系统的激发 341
14.9.2一维的脉泽发射过程 345
14.9.3分子的NLTE激发 348
14.10辐射转移模型 350
14.10.1大速度梯度模型 350
14.11作为诊断工具的谱线 356
14.11.1热力学温度 356
14.11.2谱线宽度，径向运动和强度分布 358
14.11.3尘埃的热辐射 358
14.11.4质量的估算和云的稳定性 359
14.11.5云塌缩的迹象 360
14.11.6 H2柱密度的估算 360
14.11.7从12C16()的观测得到的分子云质量 361
14.11.8 CO与H2柱密度的相关性 363
14.12结果举例 364
14.13化学 365
14.13.1忽略UV辐射场的云 365
14.13.2光子主导区域PDR的模型 365
14.13.3观测结果 367
14.13.4离子-分子化学 370
14.13.5尘埃化学 373
14.13.6搜寻新的分子 374
附录A常用矢量关系 375
附录B傅里叶变换 378
附录C汉克尔变换 380
附录D射电定标源表 382
参考文献 385
索引 398