- 高等教育出版社
- 9787040577754
- 1版
- 454333
- 46250189-1
- 16开
- 2022-09-13
- 440
- 296
- 物理类
- 本科 研究生及以上
本书内容主要包括固体原子理论、固体电子理论和电子声子相互作用理论三个部分,共计10章(含绪论)。第一部分固体原子理论包括晶体结合理论、晶体结构理论、晶体衍射理论和晶格振动理论,主要介绍晶体中原子间的相互作用、排列方式和运动规律,阐明晶体的力学性质和热学性质;第二部分固体电子理论包括自由电子理论和能带理论,主要讨论晶体中电子的量子状态和输运规律,解释固体的热容、导电与导热性质;第三部分电子声子相互作用理论包括半导体、超导体和磁体,主要论述电子声子散射和电子声子交换理论,解释固体的导电性、超导电性和磁性等性质。
本书可作为物理学、材料学和电子学专业本科生和研究生的固体物理学课程教材,亦可供相关领域科技工作者参考。
前辅文
绪论
第一节 固体物理学的发展历程
1.晶体学
2.晶体学与物理学的结合
3.固体物理学理论体系的形成
4.凝聚态物理学
第二节 固体物理学的研究对象
1.固体的分类
2.晶体的基本宏观特性
第三节 固体物理学的理论体系
1.固体物理学的基本理论体系
2.固体物理学在物理学课程体系中的地位
3.固体物理学的研究方法
第一部分 固体原子理论
第1章 晶体结合理论
第一节 原子结构和原子的电负性
1.原子的电子结构
2.原子中的电子状态
3.原子的电负性
第二节 结合力的基本类型
1.离子键和离子晶体
2.共价键和共价晶体
3.金属键与金属晶体
4.范德瓦耳斯键和分子晶体
5.氢键和氢键晶体
6.混合键
第三节 结合能与结合力
1.结合能
2.结合力
3.米势
4.晶体的结合能
5.晶体的力学性质
第四节 离子晶体的结合能
1.两离子间的相互作用势能
2.离子晶体的结合能
3.马德隆常数的计算
4.原子半径和离子半径
第五节 非极性分子晶体的结合能
1.色散力的理论模型
2.伦纳德-琼斯势
习题
第2章 晶体结构理论
第一节 晶体结构格子和布拉维格子
1.晶体结构格子和布拉维格子
2.原胞和基矢
3.晶胞和轴矢
4.原胞与晶胞的关系
5.应用举例
第二节 致密度和配位数
1.元素晶体
2.简单化合物晶体
第三节 晶列与晶面
1.晶列与晶列指数
2.晶面与晶面指数
3.晶面指数的几何意义
4.晶面的基本特征
第四节 晶体结构的对称性
1.对称性和对称操作
2.宏观对称性
3.微观对称性
第五节 七个晶系和十四种布拉维格子
1.七个晶系
2.十四种布拉维格子
第六节 晶体中的缺陷
1.点缺陷
2.线缺陷
3.面缺陷
习题
第3章 晶体衍射理论
第一节 倒易空间和倒格子
1.晶体结构的平移对称性
2.倒格子
3.倒格子与正格子的关系
4.倒格矢与晶面特征
第二节 布里渊区
1.一维布拉维格子的布里渊区
2.二维正方格子的布里渊区
3.简单立方格子的布里渊区
4.体心立方格子的布里渊区
5.面心立方格子的布里渊区
6.六角布拉维格子的布里渊区
第三节 晶体衍射方程
1.晶体衍射方法
2.劳厄方程
3.晶面反射模型和布拉格方程
4. 劳厄方程与布拉格方程的关系
第四节 原子散射因子和晶体结构因子
1.原子对X射线的散射 原子散射因子
2.晶胞对X射线的散射 晶体结构因子
3.X射线衍射实验方法
习题
第4章 晶格振动理论
第一节 一维单原子链的振动
1.一维单原子链模型
2.晶格原子的动力学方程
3.格波
4.频谱分布
第二节 一维双原子链的振动
1.一维双原子链模型
2.动力学方程与格波
3.频谱分布
4.光学波和声学波的振动特点
第三节 周期性边界条件和量子的晶格振动理论
1.周期性边界条件
2.晶格振动模式数
3.晶格振动的简正坐标
4.格波能量量子化 声子
第四节 晶格热容理论
1.经典的晶格热容理论
2.量子的晶格热容理论
3.爱因斯坦模型
4.德拜模型
第五节 非简谐振动
1.晶格的非简谐振动
2.热膨胀
3.格吕奈森关系式
4.热传导
习题
第二部分 固体电子理论
第5章 自由电子理论
第一节 经典的自由电子理论
1.电导率
2.电子热容
3.维德曼-弗兰兹定律
4.德鲁德-洛伦兹模型的局限性
第二节 量子的自由电子理论
1.自由电子体系的能级和波函数
2.驻波边界条件
3.周期性边界条件
4.状态密度和能态密度
第三节 自由电子的费米-狄拉克分布
1.费米分布函数
2.基态
3.激发态
第四节 金属的热容 电导率和热导率
1.金属的热容
2.金属的电导率
3.金属的热导率
习题
第6章 能带理论
第一节 能带理论的基本模型
1.绝热近似
2.周期场近似
3.平均场近似
4.晶体中电子的运动方程
5.能带理论的可行性和局限性
第二节 布洛赫定理和布洛赫函数
1.布洛赫定理
2.布洛赫定理的证明
3.布洛赫函数的性质
4.波矢的取值
第三节 近自由电子近似法
1.近自由电子模型
2.非简并定态微扰计算
3.简并定态微扰计算
4.一维晶体的能带和布里渊区
5.三维晶体能带的微扰计算
6.三维晶体的能带结构和布里渊区
第四节 紧束缚近似法
1.紧束缚电子模型
2.薛定谔方程
3.零级近似波函数
4.能级的近似求解
5.立方晶格s能带的计算
第五节 布洛赫电子的准经典运动
1.电子在晶体中的运动速度
2.准经典运动方程
3.电子的有效质量
4.有效质量的物理含义
第六节 导体 绝缘体和半导体
1.能带结构的对称性和周期性
2.能带的填充与晶体的导电性
3.导体、绝缘体和半导体的区别
4.电子与空穴
习题
第三部分 电子声子相互作用理论
第7章 半导体
第一节 半导体的基本性质和能带结构
1.半导体中的载流子
2.半导体的基本性质
3.本征半导体和杂质半导体
4.半导体的能带结构
5.杂质补偿和深能级
第二节 半导体中载流子的统计分布
1.统计分布函数和状态密度
2.热平衡载流子浓度
3.本征半导体的载流子浓度和费米能级
4.杂质半导体的载流子浓度和费米能级
第三节 半导体的电导率和迁移率
1.散射机制
2.金属的电导率和迁移率
3.半导体的电导率和迁移率
4.电导率与温度的关系
第四节 霍尔效应
1.经典霍尔效应
2.量子霍尔效应
3.量子反常霍尔效应
第五节 pn结
1.pn结的内建电场
2.pn结的能带结构
3.pn结的整流特性
第六节 温差电效应
1.泽贝克效应
2.佩尔捷效应
3.汤姆孙效应
第七节 光电效应
1.光电导
2.光伏效应
3.太阳能电池
习题
第8章 超导体
第一节 超导体的电磁特性
1.零电阻性和临界温度
2.完全抗磁性
3.临界磁场和临界电流密度
第二节 超导体的热力学性质
1.相变分类
2.凝聚能密度
3.超导相变的熵
4.超导相变的热容
第三节 超导电性的唯象理论
1.二流体模型
2.伦敦理论
3.金兹堡-朗道理论
第四节 同位素效应 库珀对
1.同位素效应
2.电子和声子相互作用
3.库珀对
第五节 超导电性的微观物理机制 BCS理论
1.超导基态与超导能隙
2.临界温度
3.零电阻性
第六节 第二类超导体和高温超导体
1.超导体的分类
2.非理想的第二类超导体
3.高温超导体
习题
第9章 磁体
第一节 固体磁性的一般描述及其分类
1. 磁化率和磁导率
2. 固体磁性的分类
第二节 原子磁矩
1. 电子的轨道角动量和轨道磁矩
2. 电子的自旋角动量和自旋磁矩
3. 原子的总角动量和总磁矩
4. 洪德定则
第三节 抗磁性
1. 郎之万抗磁理论
2. 朗道抗磁理论
3. 范弗莱克量子抗磁理论
第四节 顺磁性
1. 朗之万顺磁理论
2. 泡利顺磁理论
3. 顺磁共振
第五节 铁磁性 反铁磁性和亚铁磁性
1. 铁磁性的基本特点
2. 外斯分子场论
3. 海森伯模型
4. 反铁磁性和亚铁磁性
第六节 自旋波理论
1. 自旋波图像
2. 自旋角动量的运动学方程
3. 低温下铁磁体的热力学性质
附录 本书用到的部分数学公式
参考文献