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
2.5 Wigner-Eckart定理 25
2.6 Ck张量的约化矩阵元 26
2.7 6-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
5.5 Pr3+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
6.4.1 Dexter理论 144
6.4.2 Kushida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
7.1.1 4fN-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
7.2 4fN-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
7.4.1 4fN-15d组态能级到4fN组态能级间的跃迁概率 177
7.4.2 Pr3+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
8.3 Eu2+离子的光谱性质 186
8.3.1 Eu2+离子的光谱 186
8.3.2 Eu2+离子在立方场中的能级劈裂 188
8.4 KX（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
9.3 Ce3+离子的光谱性质 204
9.3.1 Ce3+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
10.2 J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
10.2.2 Nd3+离子能级移动的计算 220
10.2.3 Eu3+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
11.4.1 Eu3+离子电荷迁移带的位置与环境因子的关系 248
11.4.2 Yb3+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
12.1 U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
12.3 Young图不可约表示的分支规则 256
12.4 4fN组态Racah分类群链U7？R7？G2 ？R3的分支规则 258
12.5 4fN组态波函数的Young盘形式 260
12.6 4fN组态谱项能的计算 269
12.6.1 Young盘矩阵元<Yi｜He｜Yi>的计算 269
12.6.2 谱项能的计算 273
12.7 4fN-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
Ⅰ．基本物理常数 283
Ⅱ．物理单位换算 283
Ⅲ．晶面间距和单胞体积 283
Ⅳ．？张量的表达式 284
Ⅴ．32点群的特征标表 286