固体物理

固体物理是一门物理学科，它研究的是固体物质的结构及性质。固体物理学涵盖了许多不同的话题，例如晶体结构、热力学、力学性能、电学性能和磁学性能等等。

晶体结构是固体物理学的重要组成部分，它研究晶体的内部结构以及其如何影响材料的性质。一个晶体由周期性排列的原子、离子或分子组成。这些原子、离子或分子的排列方式通常可以描述为一个晶格。晶体结构不仅决定了材料的物理性质，还直接影响着材料的力学、电学以及热学性能等方面。

热力学也是固体物理学的重要研究方向之一。热力学是一门研究能量转化的科学，它研究物体在不同温度下的热性质和行为。在固体物理学中，热力学的应用范围相当广泛。研究热力学可以了解到材料在不同温度下的行为，从而对材料的物理性质进行深入理解。

另一个重要方面是力学性能。固体物体的机械性能是其最重要的性质之一，它涵盖了一系列不同的特性，例如硬度、弹性和塑性。这些性质可以影响材料的使用方式，因此在固体物理学中被广泛研究。

电学性能也是固体物理学领域的一部分，它涵盖了很多不同的电学特性。在固体物理学中，电学性能的研究既包括导体、半导体和绝缘体的研究，也包括了电子、离子和原子在这些材料中的传输机制。

最后一个重要方面是磁学性能。固体物理学涉及许多不同类型的磁学性能，包括磁场、磁介质以及磁性材料等。这些性质对于许多现代设备和技术非常关键。

综上所述，固体物理学是一门广泛而复杂的学科，它涵盖了许多不同的话题，研究固体物质的结构及性质。该领域的研究不仅对理论物理学家和工程学家有益，同时也对日常生活中许多重要的材料和技术产生了重要影响。

《固体物理》是2007年10月1日清华大学出版社出版的图书，作者是 韦丹。本书主要讲述了固体物理学中主要的概念、实验和理论。

固体物理[2007年10月1日清华大学出版社出版图书]

本书是新一版的固体物理学教材，作者力图从原创的科学家的思想出发，其中包括了固体物理学史、化学键与晶体组成、固体结构、晶体振动和固体热性质、固体电子理论、固体的电性质（输运过程）、固体的磁性、固体的介电性质和光学性质等内容。本书适合涉及电子、器件与材料专业的本科生或研究生学习。

第1章 绪论1

1.1 古希腊的原子论1

1.2 固体物理的发展史4

1.3 自然界中的固体及固体物理学7

本章小结10

本章参考文献10

第2章 化学键和晶体形成11

2.1 原子的量子模型12

2.2 离子键和离子晶体15

2.3 共价键和共价晶体19

2.4 金属键和典型金属23

2.5 原子和分子固体25

本章小结29

本章参考文献30

本章习题30

第3章 固体结构32

3.1 晶体的几何描述32

3.2 对称性与晶格结构的分类36

3.2.1 对称性与二维布拉菲点阵的分类37

3.2.2 点群与三维布拉菲点阵的分类39

3.3 晶体的自然结构43

3.3.1 元素晶体的结构43

3.3.2 化合物的结构：泡林规则47

3.4 倒易点阵和布里渊区51

3.4.1 倒易点阵51

3.4.2 布里渊区53

3.5 衍射与晶体结构的测定56

3.5.1 X射线衍射、电子衍射和中子衍射58

3.5.2 衍射理论65

3.6 无序固体结构71

3.6.1 非晶体73

3.6.2 准晶体75

3.6.3 液晶78

本章小结85

本章参考文献86

本章习题87

第4章 晶格振动和固体热性质89

4.1 爱因斯坦声子模型91

4.2 德拜声子模型94

4.3 晶格动力学和中子衍射98

4.3.1 晶格动力学98

4.3.2 光学支和声学支101

4.3.3 声子能谱的中子衍射测定105

本章小结108

本章参考文献109

本章习题109

第5章 固体电子理论111

5.1 德鲁德模型：自由电子气体113

5.2 索末菲模型：自由电子费密气体117

5.2.1 电子的比热容121

5.2.2 电导率和热导率123

5.2.3 电子从金属表面的热发射125

5.2.4 霍尔效应127

5.3 能带理论129

5.3.1 布洛赫定理130

5.3.2 紧束缚模型132

5.3.3 弱晶格势近似136

5.3.4 密度泛函理论与能带计算法的介绍139

5.3.5 真实能带和费密面141

5.3.6 半经典模型和有效质量146

本章小结149

本章参考文献149

本章习题151

第6章 固体的电性质：输运过程154

6.1 导体155

6.2 半导体159

6.2.1 半导体的特性161

6.2.2 载流子浓度和迁移率167

6.2.3 半导体器件的基本概念179

6.3 超导体189

6.3.1 超导体的特性191

6.3.2 唯象理论194

6.3.3 微观BCS理论199

本章小结202

本章参考文献202

本章习题204

第7章 固体的磁性207

7.1 磁性的量子力学根源210

7.1.1 单原子近似：原子磁矩211

7.1.2 自由电子近似：朗道能级214

7.2 磁性的类别217

7.2.1 抗磁性217

7.2.2 顺磁性219

7.2.3 铁磁性225

7.2.4 反铁磁性和亚铁磁性230

7.3 自旋与基本粒子的相互作用233

7.3.1 中子磁性衍射和磁结构233

7.3.2 自旋波与中子非弹性散射235

7.3.3 电子自旋共振和核磁共振239

本章小结242

本章参考文献243

本章习题245

第8章 固体的介电性质和光学性质247

8.1 固体的光性质、电性质和磁性质的统一249

8.2 洛伦兹光学模型和电极化过程251

8.2.1 德鲁德金属光学模型256

8.3 激光：爱因斯坦的受激辐射理论258

8.3.1 辐射的量子力学理论258

8.3.2 微波激射器和激光器260

本章小结263

本章参考文献264

本章习题265

索引266