固體物理

固體物理是一門物理學科，它研究的是固體物質(zhì)的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)。固體物理學涵蓋了許多不同的話題，例如晶體結(jié)構(gòu)、熱力學、力學性能、電學性能和磁學性能等等。

晶體結(jié)構(gòu)是固體物理學的重要組成部分，它研究晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及其如何影響材料的性質(zhì)。一個晶體由周期性排列的原子、離子或分子組成。這些原子、離子或分子的排列方式通常可以描述為一個晶格。晶體結(jié)構(gòu)不僅決定了材料的物理性質(zhì)，還直接影響著材料的力學、電學以及熱學性能等方面。

熱力學也是固體物理學的重要研究方向之一。熱力學是一門研究能量轉(zhuǎn)化的科學，它研究物體在不同溫度下的熱性質(zhì)和行為。在固體物理學中，熱力學的應用范圍相當廣泛。研究熱力學可以了解到材料在不同溫度下的行為，從而對材料的物理性質(zhì)進行深入理解。

另一個重要方面是力學性能。固體物體的機械性能是其最重要的性質(zhì)之一，它涵蓋了一系列不同的特性，例如硬度、彈性和塑性。這些性質(zhì)可以影響材料的使用方式，因此在固體物理學中被廣泛研究。

電學性能也是固體物理學領域的一部分，它涵蓋了很多不同的電學特性。在固體物理學中，電學性能的研究既包括導體、半導體和絕緣體的研究，也包括了電子、離子和原子在這些材料中的傳輸機制。

最后一個重要方面是磁學性能。固體物理學涉及許多不同類型的磁學性能，包括磁場、磁介質(zhì)以及磁性材料等。這些性質(zhì)對于許多現(xiàn)代設備和技術(shù)非常關(guān)鍵。

綜上所述，固體物理學是一門廣泛而復雜的學科，它涵蓋了許多不同的話題，研究固體物質(zhì)的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)。該領域的研究不僅對理論物理學家和工程學家有益，同時也對日常生活中許多重要的材料和技術(shù)產(chǎn)生了重要影響。

《固體物理》是2007年10月1日清華大學出版社出版的圖書，作者是 韋丹。本書主要講述了固體物理學中主要的概念、實驗和理論。

固體物理[2007年10月1日清華大學出版社出版圖書]

本書是新一版的固體物理學教材，作者力圖從原創(chuàng)的科學家的思想出發(fā)，其中包括了固體物理學史、化學鍵與晶體組成、固體結(jié)構(gòu)、晶體振動和固體熱性質(zhì)、固體電子理論、固體的電性質(zhì)（輸運過程）、固體的磁性、固體的介電性質(zhì)和光學性質(zhì)等內(nèi)容。本書適合涉及電子、器件與材料專業(yè)的本科生或研究生學習。

第1章 緒論1

1.1 古希臘的原子論1

1.2 固體物理的發(fā)展史4

1.3 自然界中的固體及固體物理學7

本章小結(jié)10

本章參考文獻10

第2章 化學鍵和晶體形成11

2.1 原子的量子模型12

2.2 離子鍵和離子晶體15

2.3 共價鍵和共價晶體19

2.4 金屬鍵和典型金屬23

2.5 原子和分子固體25

本章小結(jié)29

本章參考文獻30

本章習題30

第3章 固體結(jié)構(gòu)32

3.1 晶體的幾何描述32

3.2 對稱性與晶格結(jié)構(gòu)的分類36

3.2.1 對稱性與二維布拉菲點陣的分類37

3.2.2 點群與三維布拉菲點陣的分類39

3.3 晶體的自然結(jié)構(gòu)43

3.3.1 元素晶體的結(jié)構(gòu)43

3.3.2 化合物的結(jié)構(gòu)：泡林規(guī)則47

3.4 倒易點陣和布里淵區(qū)51

3.4.1 倒易點陣51

3.4.2 布里淵區(qū)53

3.5 衍射與晶體結(jié)構(gòu)的測定56

3.5.1 X射線衍射、電子衍射和中子衍射58

3.5.2 衍射理論65

3.6 無序固體結(jié)構(gòu)71

3.6.1 非晶體73

3.6.2 準晶體75

3.6.3 液晶78

本章小結(jié)85

本章參考文獻86

本章習題87

第4章 晶格振動和固體熱性質(zhì)89

4.1 愛因斯坦聲子模型91

4.2 德拜聲子模型94

4.3 晶格動力學和中子衍射98

4.3.1 晶格動力學98

4.3.2 光學支和聲學支101

4.3.3 聲子能譜的中子衍射測定105

本章小結(jié)108

本章參考文獻109

本章習題109

第5章 固體電子理論111

5.1 德魯?shù)履Ｐ停鹤杂呻娮託怏w113

5.2 索末菲模型：自由電子費密氣體117

5.2.1 電子的比熱容121

5.2.2 電導率和熱導率123

5.2.3 電子從金屬表面的熱發(fā)射125

5.2.4 霍爾效應127

5.3 能帶理論129

5.3.1 布洛赫定理130

5.3.2 緊束縛模型132

5.3.3 弱晶格勢近似136

5.3.4 密度泛函理論與能帶計算法的介紹139

5.3.5 真實能帶和費密面141

5.3.6 半經(jīng)典模型和有效質(zhì)量146

本章小結(jié)149

本章參考文獻149

本章習題151

第6章 固體的電性質(zhì)：輸運過程154

6.1 導體155

6.2 半導體159

6.2.1 半導體的特性161

6.2.2 載流子濃度和遷移率167

6.2.3 半導體器件的基本概念179

6.3 超導體189

6.3.1 超導體的特性191

6.3.2 唯象理論194

6.3.3 微觀BCS理論199

本章小結(jié)202

本章參考文獻202

本章習題204

第7章 固體的磁性207

7.1 磁性的量子力學根源210

7.1.1 單原子近似：原子磁矩211

7.1.2 自由電子近似：朗道能級214

7.2 磁性的類別217

7.2.1 抗磁性217

7.2.2 順磁性219

7.2.3 鐵磁性225

7.2.4 反鐵磁性和亞鐵磁性230

7.3 自旋與基本粒子的相互作用233

7.3.1 中子磁性衍射和磁結(jié)構(gòu)233

7.3.2 自旋波與中子非彈性散射235

7.3.3 電子自旋共振和核磁共振239

本章小結(jié)242

本章參考文獻243

本章習題245

第8章 固體的介電性質(zhì)和光學性質(zhì)247

8.1 固體的光性質(zhì)、電性質(zhì)和磁性質(zhì)的統(tǒng)一249

8.2 洛倫茲光學模型和電極化過程251

8.2.1 德魯?shù)陆饘俟鈱W模型256

8.3 激光：愛因斯坦的受激輻射理論258

8.3.1 輻射的量子力學理論258

8.3.2 微波激射器和激光器260

本章小結(jié)263

本章參考文獻264

本章習題265

索引266