《高能量密度物理：基礎(chǔ)、慣性約束聚變和實(shí)驗(yàn)天體物理學(xué)》第1章～第7章屬于流體動(dòng)力學(xué)和輻射流體力學(xué)基礎(chǔ)，然而闡述角度獨(dú)特，內(nèi)容與一般教材不同，使從流體力學(xué)或者從等離子體物理進(jìn)入高能量密度物理研究的讀者都會(huì)受益匪淺。第8章介紹利用高功率激光設(shè)施和z箍縮內(nèi)爆裝置得到高能量密度稠密等離子體的原理和技術(shù)，敘述簡(jiǎn)明扼要。最后三章分別論述以高能量密度物理作為基礎(chǔ)的三個(gè)主要研究領(lǐng)域或?qū)W科，即慣性約束聚變、實(shí)驗(yàn)室天體物理和激光強(qiáng)場(chǎng)物理（相對(duì)論高能量密度系統(tǒng)），想要更好掌握這些知識(shí)的讀者還應(yīng)進(jìn)一步學(xué)習(xí)有關(guān)的專著。
《高能量密度物理：基礎(chǔ)、慣性約束聚變和實(shí)驗(yàn)天體物理學(xué)》是springer出版社出版的國(guó)際“沖擊波與高壓現(xiàn)象”叢書之一，是目前僅有的較全面論述高能量密度物理基礎(chǔ)和應(yīng)用的專著，是美國(guó)密執(zhí)安大學(xué)大氣海洋和空間科學(xué)系教授RP.Drake在其多年研究生教材的基礎(chǔ)上撰寫而成的。Drake教授于1979年在JohnHop—kins大學(xué)取得博士學(xué)位，長(zhǎng)期參加利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）聚變研究計(jì)劃，擅長(zhǎng)激光與等離子體相互作用，1989年—1996年任該實(shí)驗(yàn)室等離子體研究所所長(zhǎng)。其問，1989年-1993年任加州大學(xué)Davis分校教授，1996年到密執(zhí)安大學(xué)任教后專門從事實(shí)驗(yàn)室天體物理的研究。
第1章 高能量密度物理導(dǎo)論
1.1 若干歷史注記
1.2 高能量密度物理的各種狀態(tài)
1.3 慣性約束聚變簡(jiǎn)述
1.4 實(shí)驗(yàn)天體物理學(xué)簡(jiǎn)述
1.5 與以前有關(guān)著作的聯(lián)系
1.6 變量和符號(hào)
第2章 流體與等離子體的描述
2.1 多方氣體的歐拉方程組
2.2 麥克斯韋方程組
2.3 更加普遍和完全的單流體運(yùn)動(dòng)方程組
2.3.1 一般的單流體運(yùn)動(dòng)方程組
2.3.2 磁流體力學(xué)
2.3.3 三溫單流體模型
2.3.4 計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬方法
2.4 等離子體理論
2.4.1 傳統(tǒng)等離子體理論的有效性狀況
2.4.2 雙流體運(yùn)動(dòng)方程組
2.4.3 動(dòng)理學(xué)的描述
2.5 單個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)
第3章 高能量密度等離子體的性質(zhì)
3.1 簡(jiǎn)單物態(tài)方程
3.1.1 多方氣體
3.1.2 輻射主導(dǎo)的等離子體
3.1.3 費(fèi)米簡(jiǎn)并的物態(tài)方程
3.2 電離等離子體
3.2.1 根據(jù)薩哈方程的電離平衡
3.2.2 連續(xù)能區(qū)下降和離子球模型
3.2.3 庫(kù)侖相互作用
3.3 電離等離子體的熱力學(xué)
3.3.1 廣義多方指數(shù)
3.3.2 壓力、能量及相關(guān)結(jié)論
3.3.3 物態(tài)方程的概貌
3.4 計(jì)算使用的物態(tài)方程
3.4.1 托馬斯-費(fèi)米模型和QEOS
3.4.2 表格式物態(tài)方程
3.5 實(shí)驗(yàn)室和天體物理學(xué)使用的物態(tài)方程
3.5.1 物態(tài)方程的天體物理學(xué)背景
3.5.2 實(shí)驗(yàn)室物態(tài)方程及其在天體物理學(xué)中的應(yīng)用
3.6 測(cè)量物態(tài)方程的實(shí)驗(yàn)
3.6.1 平面飛片直接撞擊
3.6.2 阻抗匹配
3.6.3 其他方法
第4章 沖擊與稀疏
4.1 沖擊波
4.1.1 沖擊間斷跳躍條件
4.1.2 沖擊絕熱線和物態(tài)方程
4.1.3 一些有用的沖擊波關(guān)系式
4.1.4 經(jīng)過沖擊波后熵的變化
4.1.5 斜沖擊波
4.1.6 沖擊波與界面的相互作用和平面飛片撞擊
4.2 稀疏波
4.2.1 平面一維等溫稀疏過程和自相似分析
4.2.2 黎曼不變量
4.2.3 平面一維絕熱稀疏過程
4.3 爆炸波
4.3.1 爆炸波中的能量守恒
4.3.2 自相似運(yùn)動(dòng)的一般討論
4.3.3 謝多夫-泰勒球面爆炸波
4.4 流體動(dòng)力學(xué)界面現(xiàn)象
4.4.1 沖擊波在界面處的行為及其影響
4.4.2 追趕沖擊波
4.4.3 稀疏過程中產(chǎn)生的二次沖擊波
4.4.4 爆炸波在界面處的行為
4.4.5 稀疏波在界面處的行為
4.4.6 斜沖擊波在界面處的行為
第5章 流體動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定性
5.1 瑞利-泰勒不穩(wěn)定性簡(jiǎn)述
5.1.1 浮力的驅(qū)動(dòng)作用
5.1.2 流體動(dòng)力學(xué)描述的基礎(chǔ)
5.2 瑞利一泰勒不穩(wěn)定性線性理論的應(yīng)用
5.2.1 兩個(gè)均勻流體之間界面的瑞利-泰勒不穩(wěn)定性
5.2.2 黏性對(duì)瑞利-泰勒不穩(wěn)定性的影響
5.2.3 具有密度梯度系統(tǒng)的瑞利-泰勒不穩(wěn)定性和全局模式
5.3 對(duì)流不穩(wěn)定性或熵模式
5.4 瑞利-泰勒不穩(wěn)定性非線性階段的浮力-阻力模型
5.5 模式耦合
5.6 開爾文-亥姆霍茲不穩(wěn)定性
5.6.1 開爾文-亥姆霍茲不穩(wěn)定性的基本方程組
5.6.2 具有陡峭變化邊界的均勻流體系統(tǒng)
5.6.3 具有擴(kuò)展的速度剪切層、其余區(qū)域均勻的流體系統(tǒng)
5.6.4 存在過渡區(qū)的均勻流體系統(tǒng)
5.7 沖擊波穩(wěn)定性和里希特邁耶一緬�？路虿环�(wěn)定性
5.7.1 沖擊波穩(wěn)定性
5.7.2 沖擊波與波紋形界面的相互作用
5.7.3 沖擊波經(jīng)過后界面的演化--里希特邁耶-緬�？路虿环�(wěn)定性
5.8 流體動(dòng)力學(xué)湍流
第6章 輻射輸運(yùn)
6.1 基本概念
6.1.1 輻射的性質(zhì)與描述
6.1.2 熱輻射
6.1.3 輻射與物質(zhì)相互作用的類型
6.1.4 輻射與物質(zhì)凈相互作用的描述
6.2 輻射輸運(yùn)
6.2.1 輻射輸運(yùn)方程
6.2.2 輻射輸運(yùn)計(jì)算
6.2.3 天體物理學(xué)和實(shí)驗(yàn)室研究中使用的不透明度
6.2.4 平衡擴(kuò)散極限下的輻射輸運(yùn)
6.2.5 非平衡擴(kuò)散和雙溫模型
6.3 相對(duì)論輻射輸運(yùn)的考察
第7章 輻射流體力學(xué)
7.1 輻射流體力學(xué)方程組
7.1.1 基本方程組
7.1.2 熱力學(xué)關(guān)系
7.2 輻射和漲落
7.2.1 輻射聲波，光學(xué)厚情形
7.2.2 輸運(yùn)較為重要情形中冷卻的作用
7.2.3 光學(xué)薄的聲波
7.2.4 輻射熱不穩(wěn)定性
7.3 輻射擴(kuò)散和馬夏克波
7.3.1 馬夏克波
7.3.2 電離輻射波
7.3.3 常能量的輻射擴(kuò)散波
7.4 輻射沖擊波
7.4.1 輻射沖擊波的各種狀況
7.4.2 輻射沖擊波的流體動(dòng)力學(xué)
7.4.3 輻射前驅(qū)波的模型
7.4.4 光學(xué)薄介質(zhì)中的輻射沖擊波
7.4.5 下游光學(xué)厚、上游光學(xué)薄介質(zhì)中的輻射沖擊波
7.4.6 光學(xué)厚介質(zhì)中輻射沖擊波的流體動(dòng)力學(xué)
7.4.7 光學(xué)厚介質(zhì)中的輻射沖擊波，通量主導(dǎo)狀況
7.4.8 光學(xué)厚介質(zhì)中的輻射沖擊波，輻射主導(dǎo)狀況
7.4.9 沖擊波中電子與離子的耦合
7.5 電離陣面
第8章 創(chuàng)建物質(zhì)的高能量密度狀況
8.1 激光束直接輻照
8.1.1 激光技術(shù)
8.1.2 激光束聚焦
8.1.3 電磁波的傳播與吸收
8.1.4 激光散射和激光-等離子體不穩(wěn)定性
8.1.5 電子熱輸運(yùn)
8.1.6 燒蝕壓力
8.2 黑腔
8.2.1 激光束轉(zhuǎn)換為X射線
8.2.2 離子束產(chǎn)生X射線
8.2.3 x射線引起的燒蝕
8.2.4 與黑腔有關(guān)的其他問題
8.3 z箍縮與相關(guān)的實(shí)驗(yàn)方法
8.3.1 應(yīng)用于高能量密度物理研究的z箍縮技術(shù)
8.3.2 動(dòng)力黑腔
8.3.3 磁驅(qū)動(dòng)高速平面飛片
第9章 慣性約束聚變
9.1 發(fā)生聚變的燃料終態(tài)條件
9.1.1 聚變反應(yīng)所需燃料及其終態(tài)狀況
9.1.2 能量增益：是否值得去做
9.1.3 壓縮狀態(tài)下氘氚燃料的性質(zhì)
9.2 燃料終態(tài)的形成和聚變點(diǎn)火
9.2.1 高度壓縮狀態(tài)的實(shí)現(xiàn)
9.2.2 聚變?nèi)剂宵c(diǎn)火
9.2.3 中心熱點(diǎn)點(diǎn)火
9.2.4 快點(diǎn)火
9.3 困境和問題
9.3.1 瑞利-泰勒不穩(wěn)定性
9.3.2 對(duì)稱性
9.3.3 激光-等離子體不穩(wěn)定性
第10章 實(shí)驗(yàn)天體物理學(xué)
10.1 流體動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的標(biāo)度關(guān)系
10.2 一個(gè)透徹的例子：Ⅱ型超新星中的流體動(dòng)力學(xué)界面不穩(wěn)定性
10.2.1 關(guān)于Ⅱ型超新星的天體物理學(xué)基本知識(shí)
10.2.2 超新星中界面不穩(wěn)定性的標(biāo)度參數(shù)問題
10.2.3 Ⅱ型超新星中界面不穩(wěn)定性的模擬實(shí)驗(yàn)
10.3 另一個(gè)例子：星際云團(tuán)破碎中的相互作用
10.4 輻射流體力學(xué)系統(tǒng)的標(biāo)度關(guān)系
10.5 輻射天體物理噴流：研究背景和標(biāo)度關(guān)系
10.5.1 天體物理噴流的基本知識(shí)
10.5.2 從輻射天體物理噴流至實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的標(biāo)度關(guān)系
10.5.3 輻射噴流的實(shí)驗(yàn)
第11章 相對(duì)論高能量密度系統(tǒng)
11.1 超快激光器的發(fā)展
11.2 強(qiáng)電磁場(chǎng)中單電子的運(yùn)動(dòng)
11.3 激光與等離子體相對(duì)論相互作用的引發(fā)
11.4 吸收機(jī)制
11.5 諧波的產(chǎn)生
11.6 相對(duì)論自聚焦和誘導(dǎo)透明性
11.7 粒子的加速
11.7.1 等離子體內(nèi)的加速
11.7.2 利用固體靶表面的電場(chǎng)勢(shì)進(jìn)行加速
11.7.3 利用庫(kù)侖爆炸進(jìn)行加速
11.8 鉆孔現(xiàn)象和無碰撞沖擊波
11.9 其他現(xiàn)象
附錄A 物理常數(shù)，縮寫詞，變量符號(hào)
附錄B 簡(jiǎn)單的Mathematica計(jì)算編碼
參考文獻(xiàn)
另一種過程中處于連續(xù)譜狀態(tài)的電子與離子復(fù)合，發(fā)出一個(gè)光子。這樣產(chǎn)生的X射線譜線位于K邊沿附近，因?yàn)閷?duì)于處于接近零能量的連續(xù)譜狀態(tài)的電子來說，這是一個(gè)非常強(qiáng)烈的過程。在能量低于此譜線的部分，可以觀察到由于與光子復(fù)合進(jìn)入激發(fā)態(tài)，然后又衰退到基態(tài)的電子所造成的結(jié)構(gòu)。在高于這條譜線的能譜范圍則可看到連續(xù)譜的特色，即從連續(xù)譜中能量較高狀態(tài)進(jìn)行自由—束縛躍遷的電子所造成的結(jié)構(gòu)。這種自由—束縛躍遷輻射譜段的能量略高于上述X射線譜線，某些情形中可用來對(duì)溫度進(jìn)行診斷。
3.第三種類型的輻射與物質(zhì)相互作用
最后一種類型涉及自由—自由躍遷，這種躍遷把一個(gè)電子從一個(gè)連續(xù)譜狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)連續(xù)譜狀態(tài)。自由電子與其他任何粒子（包括光子）相互作用，產(chǎn)生自由—自由躍遷，而且這種躍遷常導(dǎo)致光子的發(fā)射或吸收。兩種最普通而且最重要的自由—自由相互作用過程是輻射的軔致發(fā)射和逆軔致吸收。軔致發(fā)射中，一個(gè)粒子（特別是電子）通過與另一個(gè)帶電粒子（特別是原子核）的相互作用得到加速，導(dǎo)致光子的發(fā)射。軔致發(fā)射是灼熱稠密物質(zhì)發(fā)射連續(xù)譜輻射的主要機(jī)制。逆軔致吸收中，光子（或光波）驅(qū)使—個(gè)電子運(yùn)動(dòng)經(jīng)過一個(gè)原子核，與原子核的相互作用使得電子運(yùn)動(dòng)發(fā)生隨機(jī)化，其作用是從光波中提取能量。逆軔致過程的吸收系數(shù)將在9.2節(jié)中論述。逆軔致過程的高能端極限是康普頓散射，這里光子與粒子的能量交換是量子化的。對(duì)于磁化等離子體有重要意義的另一種自由—自由發(fā)射機(jī)制，是同步輻射的發(fā)射。
6.1.4輻射與物質(zhì)凈相互作用的描述
幸運(yùn)的是，人們并不經(jīng)常需要明確地考慮每一種獨(dú)特的輻射與物質(zhì)相互作用，而只需要考慮輻射被發(fā)射、吸收和散射的凈總量，給出對(duì)許多系統(tǒng)的恰當(dāng)描述就行。下面給出這樣一種描述。
等離子體通過直接和問接兩種途徑發(fā)射輻射，直接途徑即是通過粒子之問的相互作用，如軔致輻射；間接途徑即由輻射在角度或能量方面的散射所引起。寫出譜發(fā)射率為其cgs制單位為exg/cm3·s·sr·Hz）。在一些技術(shù)著作中，使用的術(shù)語是“譜發(fā)射系數(shù)”而不是“譜發(fā)射率”。上式中記vth為譜熱發(fā)射率，這里已做近似，即假定粒子能量具有一個(gè)單一的麥克斯韋分布。更普遍完備的表達(dá)式應(yīng)當(dāng)明確包括系統(tǒng)中全部粒子發(fā)射輻射的所有可能過程，例如，應(yīng)包括碰撞激發(fā)產(chǎn)生的線譜發(fā)射以及電子分布的高能尾部引起的軔致輻射發(fā)射。我們指出，vth在頻域及立體角上的積分，給出了等離子體中由于輻射導(dǎo)致的物質(zhì)的功率損失率。式（6.2，1）右部另一項(xiàng)是譜散射發(fā)射率vth，包括了使輻射在角度或能量方面發(fā)生散射的所有過程。我們對(duì)此項(xiàng)不進(jìn)行深入討論，但是指出，給定角度或能量下的譜散射發(fā)射率，通常與其他角度或能量范圍上輻射強(qiáng)度的一個(gè)積分有關(guān)。與本節(jié)前面討論的物理量不相同，式（6.21）在頻域或角度范圍上的積分不能簡(jiǎn)捷地進(jìn)行，除非先對(duì)散射項(xiàng)做簡(jiǎn)化沂似，或者依據(jù)某種理由將其忽略不計(jì)。
……
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