固體物理

本書是新一版的固體物理學教材，作者力圖從原創的科學家的思想出發，其中包括了固體物理學史、化學鍵與晶體組成、固體結構、晶體振動和固體熱性質、固體電子理論、固體的電性質（輸運過程）、固體的磁性、固體的介電性質和光學性質等內容。本書適合涉及電子、器件與材料專業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 固體物理的發展史4

1.3 自然界中的固體及固體物理學7

本章小結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29

本章參考文獻30

本章習題30

第3章 固體結構32

3.1 晶體的幾何描述32

3.2 對稱性與晶格結構的分類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 晶體的自然結構43

3.3.1 元素晶體的結構43

3.3.2 化合物的結構：泡林規則47

3.4 倒易點陣和布里淵區51

3.4.1 倒易點陣51

3.4.2 布里淵區53

3.5 衍射與晶體結構的測定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 無序固體結構71

3.6.1 非晶體73

3.6.2 准晶體75

3.6.3 液晶78

本章小結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 德魯德模型：自由電子氣體113

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演演算法的介紹139

5.3.5 真實能帶和費密面141

5.3.6 半經典模型和有效質量146

本章小結149

本章參考文獻149

本章習題151

第6章 固體的電性質：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構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242

本章參考文獻243

本章習題245

第8章 固體的介電性質和光學性質247

8.1 固體的光性質、電性質和磁性質的統一249

8.2 洛倫茲光學模型和電極化過程251

8.2.1 德魯德金屬光學模型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263

本章參考文獻264

本章習題265

索引266