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工科固體物理簡明教程(石鋒) 版權(quán)信息
- ISBN：9787122443151
- 條形碼：9787122443151 ; 978-7-122-44315-1
- 裝幀：平裝
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
工科固體物理簡明教程(石鋒) 內(nèi)容簡介
《工科固體物理簡明教程》貫徹以學(xué)生學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向（OBE）的教學(xué)理念，以“學(xué)以致用”為根本出發(fā)點，刪除深奧繁瑣的公式推導(dǎo)，緊扣物理模型和物理思想，以固體電子論的發(fā)展為主線，重構(gòu)與時俱進的教學(xué)內(nèi)容。書中首先講解價電子的運動狀態(tài)，引出了金屬自由電子理論的索末菲模型；其次講解離子實排布，引出了晶體結(jié)構(gòu)；再次講授內(nèi)層電子，引出了布洛赫定理和能帶理論；*后通過分析離子實的熱振動，研究晶格動力學(xué)，從微觀角度分析宏觀問題。這樣安排使教學(xué)內(nèi)容形成了一個完整的物理圖像，使學(xué)生容易明確教學(xué)內(nèi)容之間的關(guān)聯(lián)性。 同時，教材中對深奧復(fù)雜的公式推導(dǎo)做了大量簡化，突出強調(diào)物理事件的概念和意義，做到物理圖像完整清晰、內(nèi)容融會貫通，讓數(shù)理基礎(chǔ)比較薄弱的學(xué)生更容易掌握各個知識點之間的來龍去脈和內(nèi)在聯(lián)系，使得內(nèi)容通俗易懂，易于接受，適用于理論功底相對薄弱的工科類相關(guān)專業(yè)的本科生和研究生學(xué)習(xí)。 本書結(jié)合教學(xué)內(nèi)容引入了科學(xué)家及其科研故事，并增加了近5年的技術(shù)前沿案例，滿足金課“創(chuàng)新性”“高階性”和“挑戰(zhàn)度”的要求。 本書為高等院校工科專業(yè)本科生、研究生的規(guī)劃教材，也可供相關(guān)科研人員參考。
工科固體物理簡明教程(石鋒) 目錄
緒論
一、固體物理學(xué)的研究內(nèi)容 1
二、固體物理學(xué)及其課程在材料研究中的地位和作用 4
三、固體物理學(xué)科的建立和發(fā)展 5 **章 金屬自由電子費米氣體模型
一、本章重點 10
二、本章難點 10
導(dǎo)讀 10
一、金屬的自然地位和社會地位 10
二、金屬自由電子氣體模型的建立和發(fā)展 11
三、電子密度 15
四、本章的內(nèi)容構(gòu)成 15
習(xí)題 15
**節(jié)索末菲自由電子費米氣體模型 16
一、索末菲模型的基本假設(shè) 16
二、單電子本征態(tài)和本征能量 17
三、電子氣的基態(tài)和基態(tài)能量 21
習(xí)題 24
第二節(jié)費米分布和自由電子氣體的熱性質(zhì) 25
一、化學(xué)勢和費米能量隨溫度的變化 25
二、自由電子費米氣體的比熱容 27
習(xí)題 29
第三節(jié)自由電子的順磁磁化率 30
一、泡利順磁性的起因 31
二、自由電子的順磁磁化率 31
三、金屬泡利順磁性的物理機制 32
習(xí)題 34
第四節(jié)金屬的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率 34
一、特魯?shù)?洛倫茲近似下金屬的電導(dǎo)率 34
二、索末菲模型下金屬的電導(dǎo)率 36
三、金屬的熱導(dǎo)率 38
習(xí)題 40
第五節(jié)霍爾效應(yīng)和磁致電阻效應(yīng) 41
一、霍爾效應(yīng) 41
二、磁致電阻效應(yīng) 43
習(xí)題 44
第六節(jié)金屬的光學(xué)性質(zhì) 45
一、復(fù)數(shù)介電常量和復(fù)數(shù)折射率 45
二、吸收系數(shù) 47
三、反射系數(shù) 48
四、討論 49
習(xí)題 50
第七節(jié)自由電子氣體模型的優(yōu)劣 51
一、該模型的成功之處 51
二、該模型的不足之處和改進方法 51
習(xí)題 52 第二章 晶體結(jié)構(gòu)
一、本章重點 53
二、本章難點 53
導(dǎo)讀 53
**節(jié)晶體的宏觀對稱性 56
一、晶體實例 56
二、固體的分類 56
三、晶體的宏觀特性 56
習(xí)題 59
第二節(jié)晶格的特征與周期性 59
一、空間點陣和布拉維格子 59
二、原胞和晶胞 62
三、一些單質(zhì)和化合物晶體的結(jié)構(gòu) 65
四、配位數(shù)、致密度和密堆積 72
五、晶列、晶面和它們的表征 76
習(xí)題 83
第三節(jié)晶體的對稱性和分類 84
一、晶體的宏觀對稱性和宏觀對稱操作 84
二、晶體的微觀對稱性和微觀對稱操作 94
三、群和晶體結(jié)構(gòu)的分類 95
四、空間群和14種布拉維格子 99
五、點陣、晶系、點群和布拉維格子的關(guān)系匯總 103
習(xí)題 106
第四節(jié)倒格子 106
一、點陣傅里葉變換與倒格子 106
二、倒格子與正格子的關(guān)系 110
三、布里淵區(qū)、倒格子的實例和對應(yīng)晶胞 112
四、倒格子的點群對稱性 123
習(xí)題 123
第五節(jié)確定晶體結(jié)構(gòu)的實驗方法 124
一、X射線衍射的歷史回顧 124
二、分析晶體結(jié)構(gòu)的其他方法 125
三、X射線衍射 125
四、其他衍射方法簡述 131
習(xí)題 131 第三章 能帶理論
一、本章重點 133
二、本章難點 133
導(dǎo)讀 133
一、能帶理論的發(fā)展 134
二、能帶理論物理思想 136
三、能帶理論的意義 139
**節(jié)布洛赫定理、布洛赫波及能帶 140
一、布洛赫定理及其證明 140
二、布洛赫波能譜特征 144
三、能帶的圖示 145
四、能帶εn()的對稱性 147
五、等能面垂直于布里淵區(qū)界面 149
習(xí)題 150
第二節(jié)近自由電子近似 150
一、一維情形 151
二、三維情形 157
習(xí)題 158
第三節(jié)緊束縛近似 158
一、緊束縛近似的模型及其能帶 159
二、萬尼爾函數(shù) 164
習(xí)題 166
第四節(jié)能帶結(jié)構(gòu)的其他計算方法 167
一、平面波法 167
二、正交化平面波方法和贗勢法 169
三、綴加平面波方法（APW） 171
四、密度泛函理論 173
習(xí)題 174
第五節(jié)能態(tài)密度 174
一、能態(tài)密度定義 174
二、求解能態(tài)密度的例子 176
習(xí)題 178
第六節(jié)布洛赫電子的準經(jīng)典運動 179
一、布洛赫電子的準經(jīng)典模型 179
二、布洛赫電子的加速度和有效質(zhì)量 181
習(xí)題 187
第七節(jié)布洛赫電子在恒定電場作用下的運動 187
一、恒定電場作用下布洛赫電子的運動圖像 187
二、能帶填充情況與晶體導(dǎo)電性的關(guān)系 189
三、近滿帶和空穴 191
四、導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體的能帶論解釋 195
習(xí)題 196
第八節(jié)金屬的費米面和能帶論的局限性 197
一、費米面的構(gòu)造 197
二、實際金屬的費米面 200
三、能帶論的局限性 204
習(xí)題 205 第四章 晶格振動及晶體熱學(xué)性質(zhì)
本章重點、難點 206
導(dǎo)讀 206
一、晶格振動及其研究意義 206
二、熱容理論的發(fā)展 207
三、本章的內(nèi)容構(gòu)成 208
習(xí)題 208
**節(jié)晶格振動的經(jīng)典處理 208
一、簡諧近似 208
二、一維單原子鏈晶格振動 210
三、一維雙原子鏈晶格振動 214
四、三維晶格振動 217
習(xí)題 220
第二節(jié)長波近似 220
一、長聲學(xué)波 221
二、長光學(xué)波 222
習(xí)題 227
第三節(jié)簡諧晶體的量子理論 228
一、簡正坐標 228
二、聲子 236
習(xí)題 238
第四節(jié)晶格比熱 238
一、晶體比熱的一般原理 238
二、晶格比熱的量子理論 239
三、三維晶體比熱的德拜模型 241
四、晶體比熱的愛因斯坦模型 244
習(xí)題 245
第五節(jié)聲子態(tài)密度 246
習(xí)題 248
第六節(jié)晶格振動譜的實驗測定 248
一、中子的非彈性散射 250
二、光的非彈性散射 251
習(xí)題 252
第七節(jié)非簡諧效應(yīng) 252
一、晶體的熱傳導(dǎo) 253
二、晶體的熱膨脹 256
習(xí)題 261 參考文獻
一、固體物理學(xué)的研究內(nèi)容 1
二、固體物理學(xué)及其課程在材料研究中的地位和作用 4
三、固體物理學(xué)科的建立和發(fā)展 5 **章 金屬自由電子費米氣體模型
一、本章重點 10
二、本章難點 10
導(dǎo)讀 10
一、金屬的自然地位和社會地位 10
二、金屬自由電子氣體模型的建立和發(fā)展 11
三、電子密度 15
四、本章的內(nèi)容構(gòu)成 15
習(xí)題 15
**節(jié)索末菲自由電子費米氣體模型 16
一、索末菲模型的基本假設(shè) 16
二、單電子本征態(tài)和本征能量 17
三、電子氣的基態(tài)和基態(tài)能量 21
習(xí)題 24
第二節(jié)費米分布和自由電子氣體的熱性質(zhì) 25
一、化學(xué)勢和費米能量隨溫度的變化 25
二、自由電子費米氣體的比熱容 27
習(xí)題 29
第三節(jié)自由電子的順磁磁化率 30
一、泡利順磁性的起因 31
二、自由電子的順磁磁化率 31
三、金屬泡利順磁性的物理機制 32
習(xí)題 34
第四節(jié)金屬的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率 34
一、特魯?shù)?洛倫茲近似下金屬的電導(dǎo)率 34
二、索末菲模型下金屬的電導(dǎo)率 36
三、金屬的熱導(dǎo)率 38
習(xí)題 40
第五節(jié)霍爾效應(yīng)和磁致電阻效應(yīng) 41
一、霍爾效應(yīng) 41
二、磁致電阻效應(yīng) 43
習(xí)題 44
第六節(jié)金屬的光學(xué)性質(zhì) 45
一、復(fù)數(shù)介電常量和復(fù)數(shù)折射率 45
二、吸收系數(shù) 47
三、反射系數(shù) 48
四、討論 49
習(xí)題 50
第七節(jié)自由電子氣體模型的優(yōu)劣 51
一、該模型的成功之處 51
二、該模型的不足之處和改進方法 51
習(xí)題 52 第二章 晶體結(jié)構(gòu)
一、本章重點 53
二、本章難點 53
導(dǎo)讀 53
**節(jié)晶體的宏觀對稱性 56
一、晶體實例 56
二、固體的分類 56
三、晶體的宏觀特性 56
習(xí)題 59
第二節(jié)晶格的特征與周期性 59
一、空間點陣和布拉維格子 59
二、原胞和晶胞 62
三、一些單質(zhì)和化合物晶體的結(jié)構(gòu) 65
四、配位數(shù)、致密度和密堆積 72
五、晶列、晶面和它們的表征 76
習(xí)題 83
第三節(jié)晶體的對稱性和分類 84
一、晶體的宏觀對稱性和宏觀對稱操作 84
二、晶體的微觀對稱性和微觀對稱操作 94
三、群和晶體結(jié)構(gòu)的分類 95
四、空間群和14種布拉維格子 99
五、點陣、晶系、點群和布拉維格子的關(guān)系匯總 103
習(xí)題 106
第四節(jié)倒格子 106
一、點陣傅里葉變換與倒格子 106
二、倒格子與正格子的關(guān)系 110
三、布里淵區(qū)、倒格子的實例和對應(yīng)晶胞 112
四、倒格子的點群對稱性 123
習(xí)題 123
第五節(jié)確定晶體結(jié)構(gòu)的實驗方法 124
一、X射線衍射的歷史回顧 124
二、分析晶體結(jié)構(gòu)的其他方法 125
三、X射線衍射 125
四、其他衍射方法簡述 131
習(xí)題 131 第三章 能帶理論
一、本章重點 133
二、本章難點 133
導(dǎo)讀 133
一、能帶理論的發(fā)展 134
二、能帶理論物理思想 136
三、能帶理論的意義 139
**節(jié)布洛赫定理、布洛赫波及能帶 140
一、布洛赫定理及其證明 140
二、布洛赫波能譜特征 144
三、能帶的圖示 145
四、能帶εn()的對稱性 147
五、等能面垂直于布里淵區(qū)界面 149
習(xí)題 150
第二節(jié)近自由電子近似 150
一、一維情形 151
二、三維情形 157
習(xí)題 158
第三節(jié)緊束縛近似 158
一、緊束縛近似的模型及其能帶 159
二、萬尼爾函數(shù) 164
習(xí)題 166
第四節(jié)能帶結(jié)構(gòu)的其他計算方法 167
一、平面波法 167
二、正交化平面波方法和贗勢法 169
三、綴加平面波方法（APW） 171
四、密度泛函理論 173
習(xí)題 174
第五節(jié)能態(tài)密度 174
一、能態(tài)密度定義 174
二、求解能態(tài)密度的例子 176
習(xí)題 178
第六節(jié)布洛赫電子的準經(jīng)典運動 179
一、布洛赫電子的準經(jīng)典模型 179
二、布洛赫電子的加速度和有效質(zhì)量 181
習(xí)題 187
第七節(jié)布洛赫電子在恒定電場作用下的運動 187
一、恒定電場作用下布洛赫電子的運動圖像 187
二、能帶填充情況與晶體導(dǎo)電性的關(guān)系 189
三、近滿帶和空穴 191
四、導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體的能帶論解釋 195
習(xí)題 196
第八節(jié)金屬的費米面和能帶論的局限性 197
一、費米面的構(gòu)造 197
二、實際金屬的費米面 200
三、能帶論的局限性 204
習(xí)題 205 第四章 晶格振動及晶體熱學(xué)性質(zhì)
本章重點、難點 206
導(dǎo)讀 206
一、晶格振動及其研究意義 206
二、熱容理論的發(fā)展 207
三、本章的內(nèi)容構(gòu)成 208
習(xí)題 208
**節(jié)晶格振動的經(jīng)典處理 208
一、簡諧近似 208
二、一維單原子鏈晶格振動 210
三、一維雙原子鏈晶格振動 214
四、三維晶格振動 217
習(xí)題 220
第二節(jié)長波近似 220
一、長聲學(xué)波 221
二、長光學(xué)波 222
習(xí)題 227
第三節(jié)簡諧晶體的量子理論 228
一、簡正坐標 228
二、聲子 236
習(xí)題 238
第四節(jié)晶格比熱 238
一、晶體比熱的一般原理 238
二、晶格比熱的量子理論 239
三、三維晶體比熱的德拜模型 241
四、晶體比熱的愛因斯坦模型 244
習(xí)題 245
第五節(jié)聲子態(tài)密度 246
習(xí)題 248
第六節(jié)晶格振動譜的實驗測定 248
一、中子的非彈性散射 250
二、光的非彈性散射 251
習(xí)題 252
第七節(jié)非簡諧效應(yīng) 252
一、晶體的熱傳導(dǎo) 253
二、晶體的熱膨脹 256
習(xí)題 261 參考文獻
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工科固體物理簡明教程(石鋒) 作者簡介
石峰，男，漢族，1972年12月生，河南平頂山人，無黨派人士，博士研究生（日本名古屋大學(xué)環(huán)境系統(tǒng)工程專業(yè)），1994年7月參加工作，現(xiàn)任齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)部教授，泰山學(xué)者海外特聘專家，歷下區(qū)第十屆政協(xié)委員。2000年9月起留學(xué)日本，在日本名古屋大學(xué)取得博士學(xué)位后留校工作，2012年12月回國擔(dān)任山東省科學(xué)院科技發(fā)展戰(zhàn)略研究所資源與環(huán)境研究室主任，2018年兼任日本名古屋大學(xué)客座教授，2021年12月任齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)部教授。
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