本書是在為材料科學(xué)與工程大類專業(yè)講授“固體物理概論”課程講義基礎(chǔ)上修改、編寫而成的。首先從倒易空間及倒易點(diǎn)陣入手，結(jié)合晶體衍射幫助讀者建立起波矢空間的概念；在此基礎(chǔ)上系統(tǒng)地介紹了晶格振動(dòng)的色散關(guān)系、聲子的概念以及如何利用愛因斯坦和德拜理論模型討論晶體的熱學(xué)性質(zhì)；緊密結(jié)合電子論的發(fā)展歷程，從易于理解的經(jīng)典自由電子模型到量子自由電子模型，再到周期勢(shì)場(chǎng)作用下的固體能帶理論及電導(dǎo)理論，對(duì)固體的導(dǎo)電性進(jìn)行由淺入深的分析，最后依據(jù)這些理論對(duì)金屬、半導(dǎo)體和絕緣體等固體的導(dǎo)電性形成統(tǒng)一的理論解釋。
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激光3D 打印金屬基復(fù)合材料構(gòu)件工藝及性能調(diào)控基礎(chǔ)， 教育部自然科學(xué)二等獎(jiǎng)；江蘇省高等教育教學(xué)成果獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)（2 項(xiàng)）
目錄
前言
第1章 倒易空間與晶體衍射 1
1.1 倒易點(diǎn)陣 1
1.1.1 倒易點(diǎn)陣與傅里葉變換 1
1.1.2 正、倒格子之間的關(guān)系 3
1.2 晶面間距、晶面夾角和晶帶定理 5
1.2.1 晶面間距 5
1.2.2 晶面夾角 10
1.2.3 晶帶定理 10
1.3 布里淵區(qū) 11
1.3.1 布里淵區(qū)的概念 11
1.3.2 幾種常見晶格的布里淵區(qū) 12
1.4 晶體衍射 14
1.4.1 衍射理論 14
1.4.2 勞厄衍射方程與布拉格反射方程 17
1.4.3 埃瓦爾德反射球 20
習(xí)題 22
第2章 晶格振動(dòng)與晶體的熱學(xué)性質(zhì) 23
2.1 晶格振動(dòng)的基礎(chǔ)理論 23
2.1.1 一維簡(jiǎn)單晶格振動(dòng)的情形 23
2.1.2 一維復(fù)式晶格振動(dòng)的情形 28
2.1.3 聲學(xué)波和光學(xué)波 30
2.1.4 三維晶格的振動(dòng) 31
2.2 晶格振動(dòng)的能量量子—聲子 35
2.2.1 聲子 35
2.2.2 長(zhǎng)波聲子 37
2.3 確定晶格振動(dòng)譜的實(shí)驗(yàn)方法 39
2.3.1 光子非彈性散射 40
2.3.2 中子非彈性散射 42
2.4 晶格振動(dòng)譜及晶格振動(dòng)模式密度 44
2.4.1 晶格振動(dòng)譜的對(duì)稱性 44
2.4.2 典型晶體晶格振動(dòng)譜的特征 44
2.4.3 晶格振動(dòng)的模式密度 46
2.5 固體熱容 49
2.5.1 固體熱容的基本物理意義 49
2.5.2 固體的熱容理論 50
2.6 晶格的狀態(tài)方程與晶體的熱膨脹 59
2.6.1 晶格的自由能 59
2.6.2 晶格的狀態(tài)方程 60
2.6.3 用格林艾森近似晶體狀態(tài)方程討論晶體的熱膨脹 61
2.6.4 用勢(shì)能曲線討論晶體的熱膨脹 63
2.7 晶體的熱傳導(dǎo) 64
2.7.1 晶體的熱傳導(dǎo)概述 64
2.7.2 聲子與聲子碰撞的N過(guò)程、U過(guò)程 65
習(xí)題 68
第3章 金屬自由電子論基礎(chǔ) 70
3.1 德魯?shù)?洛倫茲的經(jīng)典自由電子理論 70
3.1.1 德魯?shù)?洛倫茲電子 70
3.1.2 經(jīng)典自由電子理論的成功與失敗 71
3.2 量子力學(xué)的基本理論 75
3.2.1 微觀粒子的狀態(tài)和波函數(shù) 76
3.2.2 薛定諤方程 79
3.3 索末菲的量子自由電子理論 82
3.3.1 索末菲自由電子氣的能量狀態(tài) 83
3.3.2 自由電子的能級(jí)密度 89
3.4 費(fèi)米統(tǒng)計(jì)與電子氣的費(fèi)米能量 91
3.4.1 費(fèi)米分布函數(shù) 91
3.4.2 電子氣的費(fèi)米能量 93
3.5 自由電子氣的熱容量和金屬電導(dǎo)率 100
3.5.1 自由電子氣的熱容量 100
3.5.2 金屬電導(dǎo)率 103
3.6 功函數(shù)與接觸電勢(shì) 105
3.6.1 功函數(shù) 105
3.6.2 接觸電勢(shì) 108
習(xí)題 109
第4章 固體能帶理論 111
4.1 布洛赫定理 112
4.1.1 布洛赫波函數(shù) 113
4.1.2 量子力學(xué)中的算符 113
4.1.3 力學(xué)量的平均值及測(cè)量值 117
4.1.4 布洛赫定理推導(dǎo) 118
4.1.5 波矢k的取值與物理意義 120
4.2 一維克勒尼希-彭尼模型* 121
4.2.1 克勒尼希-彭尼模型的嚴(yán)格解 122
4.2.2 能帶和能隙 127
4.3 求解薛定諤方程的近似方法 128
4.3.1 定態(tài)微擾理論的基本思想 128
4.3.2 變分法求近似的基本思想 132
4.4 周期性勢(shì)場(chǎng)中的近自由電子近似 135
4.4.1 一維周期性勢(shì)場(chǎng)中電子運(yùn)動(dòng)的近自由電子近似 135
4.4.2 三維周期性勢(shì)場(chǎng)中電子運(yùn)動(dòng)的近自由電子近似 143
4.4.3 布里淵區(qū)和能帶 147
4.5 緊束縛近似 148
4.5.1 緊束縛近似模型與微擾計(jì)算 148
4.5.2 緊束縛近似計(jì)算的簡(jiǎn)單例子 151
4.5.3 緊束縛近似計(jì)算的其他例子 155
4.6 能級(jí)密度與費(fèi)米面 160
4.6.1 能級(jí)密度 160
4.6.2 費(fèi)米面 164
習(xí)題 169
第5章 固體電導(dǎo)理論基礎(chǔ) 171
5.1 晶體中電子的準(zhǔn)經(jīng)典運(yùn)動(dòng) 171
5.1.1 布洛赫電子運(yùn)動(dòng)的速度 171
5.1.2 晶體電子的加速度及有效質(zhì)量 175
5.2 電場(chǎng)作用下電子的運(yùn)動(dòng) 180
5.2.1 恒定電場(chǎng)作用下電子的運(yùn)動(dòng) 180
5.2.2 導(dǎo)體、絕緣體與半導(dǎo)體 183
習(xí)題 189
主要參考書目 191
固體物理學(xué)題解書目 192
推薦進(jìn)一步閱讀的書目 193
基本物理常數(shù) 194
書單推薦
