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第一章 晶体结构3

1．1原子的周期性列阵3

1．1．1点阵平移矢量和点阵3

1．1．2对称操作4

1．1．3基元和晶体结构6

1．1．4点阵初基晶胞8

1．2点阵的基本类型8

1．2．1二维点阵类型11

1．2．2三维点阵类型13

1．3晶面指数系统17

1．4简单晶体结构20

1．4．1氯化钠结构21

1．4．2氯化铯结构22

1．4．3六角密堆积结构23

1．4．4金刚石结构25

1．4．5立方硫化锌结构26

1．4．6六角硫化锌（纤锌矿）结构27

1．5非理想晶体结构的出现29

1．5．1无规堆垛和多型性29

1．6玻璃体30

1．7晶体结构资料的汇集31

小结34

习题35

参考文献36

第二章 晶体衍射和倒易点阵38

2．0．1入射束38

2．0．2布喇格定律41

2．1实验衍射方法43

2．1．1劳埃方法43

2．1．2旋转晶体方法45

2．1．3粉末方法49

2．2散射波振幅的推导49

2．2．1傅里叶分析50

2．2．2倒易点阵矢量51

2．2．3衍射条件53

2．3布里渊区56

2．3．1简单立方点阵的倒易点阵59

2．3．2体心立方点阵的倒易点阵60

2．3．3面心立方点阵的倒易点阵62

2．4基元的傅里叶分析64

2．4．1体心立方点阵的结构因子65

2．4．2面心立方点阵的结构因子66

2．4．3原子形状因子68

2．5反射谱线对温度的依赖关系70

小结74

习题75

参考文献80

第三章 晶体结合82

3．1惰性气体的晶体82

3．1．1范德瓦尔斯-伦敦相互作用87

3．1．2排斥相互作用90

3．1．3平衡点阵常数92

3．1．4内聚能94

3．1．5压缩率和体积弹性模量95

3．2离子晶体97

3．2．1静电能或马德隆能98

3．2．2马德隆常数的计算101

3．3共价晶体105

3．4金属晶体109

3．5氢键晶体109

3．6原子半径110

3．6．1四面体共价半径113

3．6．2离子晶体半径113

小结114

习题115

参考文献117

第四章 声子Ⅰ——点阵振动119

4．1单原子点阵的振动119

4．1．1第一布里渊区123

4．1．2群速124

4．1．3长波极限或连续统极限125

4．1．4由实验导出力常数126

4．2每个初基胞含有两个原子的点阵126

4．3点阵振动的量子化131

4．4声子动量133

4．5声子对中子的非弹性散射135

小结136

习题137

参考文献140

第五章 声子Ⅱ——热学性质142

5．1点阵热容142

5．1．1爱因斯坦模型145

5．1．2简正模式的计数法146

5．1．3一维情况下的模式密度146

5．1．4三维情况下的模式密度150

5．1．5实例：？（ω）的普遍表达式151

5．1．6点阵热容的德拜模型153

5．2非谐晶体相互作用157

5．2．1热膨胀159

5．3热传导160

5．3．1点阵热阻率163

5．3．2倒逆过程166

5．3．3缺陷167

习题170

参考文献172

第六章 自由电子费密气体176

6．1一维情况下的能级和轨道密度176

6．2温度对费密一狄喇克分布的影响178

6．3三维情况下的自由电子气179

6．4电子气的热容183

6．4．1金属热容的实验结果185

6．5电导率和欧姆定律187

6．5．1金属电阻率的实验结果190

6．6磁场中的运动192

6．6．1霍尔效应193

6．7金属的热导率196

6．7．1热导率对电导率之比197

习题199

参考文献202

第七章 能带204

7．1近自由电子模型204

7．1．1能隙的起因206

7．2布洛赫函数208

7．3克朗尼格-朋奈模型209

7．4周期势场中电子的波动方程211

7．4．1电子的晶体动量215

7．4．2中心方程的解216

7．4．3布里渊区边界附近的近似解218

7．5能带中轨道的数目221

7．5．1金属和绝缘体222

小结223

习题224

参考文献226

第八章 半导体晶体230

8．1能带隙230

8．2运动方程233

8．2．1公式hdk/dt=F的更完整的推导234

8．2．2空穴236

8．2．3有效质量239

8．2．4有效质量的物理基础241

8．2．5半导体中的有效质量243

8．2．6硅和锗247

8．3本征载流子浓度249

8．3．1本征区域中的迁移率252

8．4杂质导电性253

8．4．1施主和受主的热电离257

8．4．2杂质存在时的迁移率258

8．5半导体中的温差电效应259

8．6半金属261

8．7非晶态半导体261

8．8 p-n结262

8．8．1整流264

8．8．2太阳电池和光生伏打检测器265

8．8．3肖特基势垒266

8．8．4耿氏效应振荡器267

小结268

习题269

参考文献271

第九章 费密面和金属278

9．1费密面的构成278

9．2电子轨道、空穴轨道和开放轨道283

9．3能带的计算285

9．3．1能带计算的紧束缚法286

9．3．2维格纳-赛茨法291

9．3．3赝势294

9．4费密面研究的实验方法297

9．4．1磁场内轨道的量子化297

9．4．2德哈斯-范阿耳芬效应299

9．5电阻率308

小结309

习题310

参考文献313

10．1电子气体的电介函数315

第十章 等离激元、极化激元和极化子315

10．1．1等离子体光学316

10．1．2电磁波的色散关系318

10．1．3等离子体中的横光学模319

10．1．4纵等离子体振荡321

10．2等离激元322

10．3静电屏蔽325

10．3．1莫特金属-绝缘体转变329

10．3．2金属中的屏蔽和声子331

10．4极化激元和LST关系332

10．5电子-电子相互作用：费密液体341

10．6电子-声子相互作用：极化子345

10．7线型金属的派尔斯失稳性348

小结351

习题351

参考文献355

第十一章 光学过程和激子357

11．1光学反射比357

11．1．1克喇末-克朗尼格关系358

11．1．2带间电子跃迁365

11．2激子367

11．2．1夫伦克耳激子370

11．2．2弱束缚激子376

11．2．3激子凝聚为电子-空穴液滴377

11．3晶体中的喇曼效应379

11．3．1用X射线得出的电子谱383

11．4快速粒子在固体中的能量损失384

小结387

习题388

参考文献391

12．1实验概述394

第十二章 超导电性394

12．1．1超导电性的出现395

12．1．2磁场引致超导电性的破坏397

12．1．3迈斯纳效应398

12．1．4热容402

12．1．5能隙402

12．1．6微波性质和红外性质406

12．1．7同位素效应406

12．2理论概述407

12．2．1超导转变热力学408

12．2．2伦敦方程411

12．2．3相干长度414

12．2．4超导电性的BCS理论416

12．2．5超导环内的磁通量子化419

12．2．6持续电流的存在时间422

12．2．7第Ⅱ类超导体423

12．2．8单粒子隧道贯穿现象428

12．2．9约瑟夫森超导体隧道贯穿现象430

小结435

习题436

参考文献439

第十三章 电介质与铁电体443

13．1宏观电场443

13．1．1退极化场E1445

13．2原子位置上的局部电场447

13．2．1洛伦兹场E2450

13．2．2空腔内诸偶极子的场E3450

13．3电介常数与电极化率451

13．3．1电子极化率453

13．4铁电晶体455

13．4．1铁电晶体的分类457

13．5极人强度突变461

13．5．1相变的朗道理论463

13．5．2二级相变464

13．5．3一级相变465

13．6软光学声子467

13．6．1反铁电性469

13．6．2铁电畴470

13．6．3压电性472

13．6．4铁弹性473

小结474

习题475

参考文献478

第十四章 抗磁性与顺磁性481

14．1朗之万抗磁性方程481

14．2顺磁性483

14．3顺磁性的量子理论484

14．3．1稀土离子488

14．3．2洪德法则489

14．3．3铁族离子490

14．3．5轨道角动量猝灭492

14．3．4晶场劈裂492

14．4顺磁盐绝热去磁致冷493

14．4．1核去磁495

14．5传导电子的顺磁磁化率496

小结499

习题500

参考文献504

第十五章 铁磁性和反铁磁性505

15．1铁磁序505

15．1．1居里点和交换积分505

15．1．2饱和磁化强度对温度的依赖关系510

15．1．3绝对零度下的饱和磁化强度512

15．2磁振子515

15．2．1磁振子的热激发519

15．3中子磁散射520

15．4亚铁磁序523

15．4．1亚铁磁体的居里温度和磁化率526

15．5反铁磁序529

15．5．1奈耳温度以下的磁化率532

15．5．2反铁磁性磁振子534

15．6铁磁畴535

15．6．1各向异性能538

15．6．2畴间的过渡区域539

15．6．3磁畴的起因541

15．6．4矫顽力和磁滞543

15．6．5磁泡畴544

小结545

习题546

参考文献548

16．1核磁共振551

第十六章 磁共振和微波激射器551

16．1．1运动方程552

16．2线宽559

16．2．1运动致窄560

16．3超精细劈裂562

16．3．1例：顺磁性点缺陷565

16．3．2奈特位移568

16．4核四极矩共振569

16．5铁磁共振570

16．5．1铁磁共振的形状效应572

16．5．2自旋波共振573

16．6反铁磁共振575

16．7电子顺磁共振577

16．7．1交换致窄577

16．7．2零场劈裂578

16．8微波激射作用原理578

16．8．1三能级微波激射器580

16．8．2红宝石激光器582

16．8．3半导体结型激光器583

小结584

习题585

参考文献587

第十七章 点缺陷与合金589

17．1点阵空位589

17．2扩散594

17．2．1金属597

17．3色心598

17．3．1F心598

17．3．2卤化碱晶体中的其他色心600

17．4合金602

17．4．1磁性合金和近藤效应608

17．5有序-无序转变610

17．5．1有序化的基本理论613

习题616

参考文献617

第十八章 位错619

18．1单晶体的切变强度619

18．1．1滑移621

18．2位错623

18．2．1伯格斯矢量626

18．2．2位错的应力场627

18．2．3低角晶界629

18．2．4位错密度631

18．2．5位错增殖和滑移634

18．3合金的强度636

18．4位错与晶体生长639

18．4．1晶须641

习题642

参考文献643

数值表644