《固体物理》

目录1

第一章 晶体结合、晶体结构和晶体缺陷1

1-1引言1

1-2晶体的结合类型3

1-2-1离子结合3

1-2-2共价结合6

1-2-3金属结合10

1-2-4氢键结合11

1-2-5范德瓦尔斯（VanderWaals）结合11

1-2-6键和晶体结构12

1-3-1晶体结构及其布拉菲（Bravais）格子13

1-3晶体结构的周期性——平移对称性13

1-3-2元胞和基矢16

1-3-3典型晶体结构举例18

1-3-4晶向指数和面指数27

1-4晶体结构的对称性——7个晶系和14种布拉菲格子30

1-4-1基本对称操作30

1-4-232种点群31

1-4-37个晶系和14种布拉菲元胞34

1-5晶体缺陷38

1-5-1晶体中的结构缺陷38

1-5-2晶体中的化学缺陷44

1-6晶体中的扩散45

1-6-1晶体中扩散现象的实验规律45

1-6-2晶体中扩散的微观机制47

1-6-3离子导电49

本章小结51

思考题与习题52

主要参考文献54

第二章 倒格子和晶体衍射56

2-1倒格子56

2-1-1倒格子的定义56

2-1-2倒格子的重要性质58

2-2晶体X射线衍射的一般原理60

2-3衍射极大条件65

2-3-1劳厄方程65

2-3-2衍射条件的布拉格（Bragg）解释66

2-4布里渊区（BrillouinZone）68

2-5消光条件和结构因子71

2-6X射线衍射实验方法75

2-6-1劳厄（Lauc）法75

2-6-2转动单晶法77

2-6-3粉末法78

2-7几种衍射技术的比较80

2-7-1波长和能量80

2-7-2主要应用领域81

本章小结82

思考题与习题83

主要参考文献85

3-1一维单原子晶格振动88

第三章 晶格振动和晶体的热学性质88

3-2一维双原子晶格的振动97

3-3三维晶格的振动103

3-3-1元胞位置、原子位置、位移和简谐势的表示103

3-3-2运动方程及其解104

3-3-3模式密度107

3-4晶格振动的量子化，声子（Phonon）109

3-4-1简正坐标109

3-4-2量子谐振子，声子111

3-4-3平均声子数n（ω,T）112

3-5固体比热113

3-5-2德拜（Debye）模型114

3-5-1爱因斯坦（Einstein）模型114

3-5-3比热理论值和实验值的比较116

3-6晶格的非简谐效应119

3-6-1热膨胀和固体状态方程120

3-6-2晶格热传导124

本章小结129

思考题与习题130

主要参考文献132

第四章 固体能带135

4-1原子能级和固体能带135

4-1-1原子能级135

4-1-2固体电子的共有化和能带137

4-2-1布洛赫（Bloch）定理142

4-2固体电子态的一般特点142

4-2-2布洛赫定理的一些重要推论145

4-2-3能态密度147

4-3紧束缚模型149

4-4近自由电子模型154

4-4-1索末菲（Sommerfeld）自由电子模型154

4-4-2近自由电子模型156

4-4-3自由电子和近自由电子的能态密度165

4-5各种能带图167

本章小结169

思考题与习题170

主要参考文献172

5-1电子的速度174

第五章 固体电子输运性质174

5-2电子的有效质量175

5-3晶体中的电流和空穴180

5-3-1布洛赫电子费米气180

5-3-2能带中的电流181

5-3-3空穴182

5-3-4导体、绝缘体和半导体184

5-4电阻的起因186

5-4-1理想晶体无电阻186

5-4-2电阻来源于杂质、声子等对载流子的散射187

5-5金属电导论188

5-5-1金属电导的经典理论188

5-5-2金属电导论189

5-6-1电场和温度梯度并存时玻尔兹曼方程的解196

5-6热电效应196

5-6-2输运系数L12和广义电场？198

5-6-3热能流密度？199

5-6-4塞贝克效应和珀尔玷效应200

本章小结201

思考题与习题202

主要参考文献204

第六章 固体的磁性、介电性和超导电性205

6-1固体磁性概述205

6-2原子（离子）的磁性207

6-2-1电子磁矩207

6-2-2原子磁矩208

6-2-3洪德（Huad）法则210

6-2-4理论与实验的比较211

6-3固体的顺磁性212

6-3-1顺磁性的实验结果212

6-3-2顺磁性理论213

6-3-3金属的顺磁性214

6-4固体的铁磁性216

6-4-1铁磁物质的特性216

6-4-2磁序218

6-4-3铁磁性的唯象理论——分子场理论219

6-4-4分子场的物理起源—局域电子交换作用模型220

6-4-5巡游电子交换作用模型221

6-5-1磁畴223

6-5磁畴和铁磁物质的技术磁化223

6-5-2技术磁化的不可逆性和矫顽力224

6-5-3铁磁晶体中的各种能量224

6-5-4磁泡227

6-6磁共振227

6-6-1无阻尼共振228

6-6-2阻尼共振229

6-7与磁性对比来看固体的介电性231

6-7-1一些基本概念231

6-7-2铁电体233

6-8电介质的极化机理237

6-8-1电子位移极化238

6-8-2离子位移极化240

6-8-3偶极矩的转向极化242

6-9在交变电场中的电介质244

6-9-1弹性偶极子的强迫振动244

6-9-2复介电系数和介质损耗246

6-10介质极化弛豫248

6-11固体超导电性概述251

6-12超导体的基本特性254

6-12-1理想导电性254

6-12-2完全抗磁性254

6-12-3超导体的临界参数255

6-12-4伦敦方程256

6-12-5第Ⅱ类超导体259

6-13-1声子机制的实验根据262

6-13超导微观机制——声子机制262

6-13-2超导态的本质——声子机制264

6-13-3超导临界温度266

6-14超导环路中的磁通量子化267

6-15约瑟夫逊（Josephson）效应269

6-15-1直流约瑟夫逊效应269

6-15-2交流约瑟夫逊效应271

6-15-3电磁辐射对约瑟夫逊结的作用272

6-15-4磁场对超导电流的调制现象272

6-15-5超导量子干涉效应274

6-16磁性材料、超导材料、介电材料及其应用276

6-16-1磁性材料及其应用276

6-16-2超导材料及其应用278

6-16-3介电材料及其应用279

本章小结281

主要参考文献282

第七章 元激发286

7-1声子（Phonon）、极化激元（Polariton）286

7-1-1声子286

7-1-2极化激元286

7-2极化子（Polaron）294

7-3激子（Exciton）297

7-4等离激元（Plasmon）和准电子（Quasi-Electron）304

7-5磁振子（Magnon）309

本章小结312

主要参考文献314

8-1二元匀晶相图317

第八章 合金与相图317

8-2共晶相图319

8-2-1固态中二组元完全不互溶体系的相图319

8-2-2固态中的二组元部分互溶体系的相图321

8-3包晶相图325

8-4形成稳定化合物的二元相图327

8-5合金的热力学329

8-5-1合金的自由能329

8-5-2用自由能解释相图334

本章小结336

主要参考文献337

9-1-1主要结构特征340

第九章 非晶态固体340

9-1非晶态固体的结构及实验测定340

9-1-2径向分布函数341

9-1-3EXAFS346

9-1-4非晶态的结构模型349

9-2非晶态固体中的电子态353

9-2-1电子态的局域化354

9-2-2非晶半导体的能带模型357

9-3非晶态的直流电导与光吸收359

9-3-1直流电导359

9-3-2光吸收363

本章小结368

主要参考文献369