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出版者:Oldenbourg Wissensch.Vlg

作者:David N. Mermin

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2007-06-30

价格:0

装帧:Hardcover

isbn号码:9783486582734

丛书系列:

图书标签:

• 固体物理
• 凝聚态物理
• 物理学
• 材料科学
• 半导体物理
• 晶体学
• 电子结构
• 能带理论
• 量子力学
• 统计物理

固体物理学导论：从晶体结构到电子输运 作者： [此处留空，想象一位资深物理学家的名字] 出版社： [此处留空，想象一家严谨的学术出版社] 装帧： 精装，附录完整，包含彩色晶体结构图谱 页数： 约 850 页 适用对象： 物理学、材料科学、化学、电子工程等相关专业的高年级本科生、研究生以及研究人员。 --- 内容梗概与特色 本书旨在为读者提供一个全面、深入且具有高度可读性的固体物理学知识体系。它不仅仅是对经典理论的罗列，更强调物理图像的建立、数学工具的严谨应用，以及理论与实验现象之间的紧密联系。全书结构清晰，逻辑递进自然，从最基本的晶体几何和晶格振动出发，逐步攀登至复杂的电子能带结构、超导现象和磁性理论。 核心教学理念： 本书坚守的教学理念是“结构决定性质”。固体物质的宏观可测量性质，无不植根于其微观的周期性结构和量子力学行为。因此，对晶格结构的详尽分析和对薛定谔方程在周期势场下求解的掌握，是贯穿全书的主线。 --- 第一部分：晶格的几何与动力学（基础构建） 本部分奠定了固体物理学的基石，聚焦于固体宏观性质的微观起源。 第一章：晶体结构基础 深入探讨晶体的定义、布拉维点阵、晶体学基矢、晶面符号（密勒指数）及其在固体生长和衍射中的重要性。特别关注常见晶体结构（如面心立方、体心立方、六方紧密堆积）的几何特征与堆垛序列。首次引入倒易空间的概念，为后续的布里渊区理论做好铺垫。本章详细解析了X射线衍射的原理，阐述了结构因子和衍射峰强度的关系，这是结构分析的实验核心。 第二章：晶格振动与声子理论 系统阐述了晶格振动作为准粒子——声子——的理论基础。从一维单原子链和双原子链的色散关系（$omega$ vs $k$）出发，推导出光学支和声学支。随后将理论推广至三维晶体，详细推导了德拜（Debye）模型和布居因（Einstein）模型的建立过程及其对晶体比热的贡献，重点讨论了在低温极限下比热的 $T^3$ 依赖性，并与实验数据进行对比。本章还包含声子-声子散射和热导率的微观图像。 第三章：晶格热力学与缺陷物理 将第二章的动力学结果应用于热力学计算，精确推导晶格热容、内能和晶格格林函数（Green’s Function）在固体热学行为中的作用。本章的重点扩展到晶体缺陷。详细分类讨论点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷。通过能量最小化原理，量化计算空位形成能，并探讨位错运动对材料塑性的决定性影响，这是将理论物理与材料力学联系起来的关键一环。 --- 第二部分：电子的量子行为（核心理论） 本部分是固体物理学的精髓所在，关注电子如何在周期性晶格势场中运动，并由此决定材料的电、磁、光学性质。 第四章：电子的周期性运动——布洛赫定理 这是全书的转折点。本书以坚实的数学基础，详细推导了布洛赫定理（Bloch Theorem）的物理意义：电子波函数在周期势场下的形式是平面波与晶格周期的乘积。进而，通过将薛定谔方程转化为晶格的微观本征值问题，引出能带结构（Band Structure）的数学描述。本章对晶体动量（Crystal Momentum）的概念进行了深刻剖析，强调其与宏观动量之间的区别与联系。 第五章：能带结构与费米面 深入探讨布里渊区（Brillouin Zone）内的电子态密度（Density of States, DOS）。重点分析了不同晶体结构（如简单立方、FCC）的能带结构，区分金属、半导体和绝缘体的带隙特征。费米能级（Fermi Level）和费米面（Fermi Surface）的几何构造是本章的重中之重，通过费米面的形状来预测材料的电输运特性（如霍尔效应）。此外，还系统介绍了计算物理方法，如紧束缚法（Tight-Binding Method）和近自由电子近似（Nearly Free Electron Approximation）在能带计算中的应用。 第六章：电输运理论——玻尔兹曼方程 将量子力学的结果与宏观电导率联系起来。详细推导了在外部电场和温度梯度作用下的玻尔兹曼输运方程（Boltzmann Transport Equation），并讨论了弛豫时间近似（Relaxation Time Approximation）的适用性。系统推导了电子在晶体中的漂移速度、电导率、介电函数、热电效应（塞贝克效应、珀尔捷效应）的微观机制。特别关注了电子有效质量（Effective Mass）的概念，解释了它如何与能带曲率相关联。 --- 第三部分：先进主题与相互作用（前沿拓展） 本部分将理论拓展至电子间的相互作用、集体激发以及材料的宏观响应。 第七章：固体中的磁性 从朗之万抗磁性（Langevin Diamagnetism）出发，引入泡利顺磁性（Pauli Paramagnetism）。着重分析了铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性的微观起源——交换相互作用（Exchange Interaction）。详细讨论了斯托纳理论（Stoner Theory）对铁磁性的描述，以及自旋波（Magnons）作为准粒子的概念及其热力学。本章还包括了磁畴结构、磁滞回线和现代自旋电子学的基础。 第八章：晶体中的相互作用与光学响应 本章聚焦于电子与光子（电磁波）的耦合。系统阐述了晶体的吸收、发射和透射光谱。讨论了直接带隙和间接带隙半导体对光的响应差异。引入了晶格振动与电子跃迁的耦合——拉曼散射和红外吸收，并给出了描述介电常数的德鲁德模型（Drude Model）和洛伦兹模型（Lorentz Model）的适用范围。 第九章：电子间相互作用与凝聚态现象 本章导向现代物理的前沿。首先，引入平均场理论（Mean Field Theory）来处理电子间的库仑相互作用。随后，详细介绍了布洛赫电子对库仑势的屏蔽效应（随机相位近似 RPA）。最后，本书以一个详尽的章节专门讨论了 BCS 理论，从库珀对的形成、能隙的开辟，到宏观的伦敦方程，全面解析了传统超导体的基本物理图像。 --- 附录与特色： 数学工具箱： 详细复习了傅里叶分析、群论基础（点群操作在能带简并性中的应用）和格林函数的基本操作。 实验视角： 贯穿全书的插图不仅包含理论模型图，还收录了大量的实验衍射图案、态密度测量图和费米面扫描隧道显微镜（STM）图像，强调理论与实验的印证。 习题设计： 每章后附有难度分级的习题，旨在巩固数学推导和概念理解，部分高级习题要求学生完成小型计算模拟。 本书力求在保持理论深度的同时，为读者构建起一个清晰、直观的固体物理世界观，使读者不仅“知道是什么”，更能深刻理解“为什么是这样”。

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当我拿到《Festkörperphysik》这本书时，我感到一种莫名的兴奋。我一直对物质世界的微观层面充满好奇，而固态物理无疑是探索这个领域的绝佳途径。这本书的开篇，以一种引人入胜的方式，介绍了晶体学的基本原理，包括布拉维格子、晶面和晶向等概念。我发现，作者通过精美的图示和清晰的语言，将这些原本抽象的几何概念变得易于理解。接着，书中对晶格振动的详细阐述，特别是声子的概念，让我对材料的宏观热学性质，如比热容和热导率，有了更深入的认识。我尤其对书中关于能带理论的章节充满了期待，我知道这是理解金属、绝缘体和半导体性质的基石。这本书似乎也包含了对一些重要的实验技术，如X射线衍射和中子散射的介绍，这对于我这样希望将理论与实践相结合的学习者来说，是极具价值的。我对于书中可能包含的关于电子在周期势场中的运动，以及如何形成能带的论述，抱有浓厚的兴趣，因为这直接关系到我们现代电子器件的基础。

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在我接触《Festkörperphysik》之前，我对固体材料的理解，更多地停留在宏观层面的观察，比如它们是坚硬的、导电的或是绝缘的。这本书则像一把钥匙，为我打开了通往微观世界的大门，让我得以窥探物质内部隐藏的奥秘。我尤其赞赏其逻辑的严谨性，它从最基础的晶格结构开始，逐步深入到更复杂的概念。例如，它对布拉维格子和密勒指数的介绍，让我对晶体内部原子排列的规律有了清晰的认识。接着，书中对晶格振动的阐述，特别是声子的概念，更是让我领略到了原子在晶格中的集体运动如何影响材料的宏观性质，比如其热学性质。我对其中关于能带理论的章节充满期待，我知道这是理解半导体和金属导电性的关键。这本书似乎并没有将数学工具作为独立的学科来讲解，而是将它们巧妙地融入到物理概念的阐释中，让读者在解决实际问题的过程中，自然而然地掌握所需的数学方法。此外，我也注意到书中提到了各种先进的测量技术，这让我对如何通过实验手段来验证这些理论有了更深的认识。

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收到《Festkörperphysik》后，我便迫不及待地翻阅起来。这本书的排版和设计都显得非常专业，字体清晰，图示精美，这让我在阅读过程中感到非常舒适。我是一名初学者，对固态物理领域还有许多不了解的地方，但我发现这本书的编排非常合理，它从最基础的晶体学知识开始，逐步引导我进入更复杂的概念。例如，它详细介绍了晶体结构、晶格、基元等基本概念，并通过大量的图例帮助我直观地理解这些抽象的原子排列方式。接着，书中对晶格振动，也就是声子的讨论，让我对材料的宏观热学性质有了更深入的认识，特别是它如何解释了比热容和热导率等现象。我尤其对书中关于能带理论的章节充满好奇，因为我知道这是理解金属、绝缘体和半导体性质的关键。这本书似乎也包含了对一些重要实验技术的介绍，这对于我这样希望将理论与实践相结合的学习者来说，是极具价值的。我对于书中可能包含的关于电子在晶体中的运动，以及如何形成能带的论述，抱有浓厚的兴趣，因为这直接关系到我们现代电子器件的基础。

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在我拿到《Festkörperphysik》之前，我尝试阅读过一些关于固态物理的资料，但总觉得内容过于零散，缺乏一个清晰的整体框架。这本书的出现，恰如其分地填补了这一空白。它从最基础的晶体学概念入手，清晰地阐述了晶格、基元、对称性和各种晶体结构。我发现，作者在解释这些概念时，非常注重物理图像的构建，通过丰富的图例和类比，让我能够轻松地理解这些原本可能晦涩难懂的几何学和物理学概念。接着，书中对晶格振动的讨论，特别是声子的概念，让我对材料的宏观热学性质，如比热容和热导率，有了更深刻的理解。我尤其期待书中关于能带理论的章节，因为我知道这是理解金属、绝缘体和半导体性质的关键。这本书似乎也涵盖了对一些重要的实验技术，如X射线衍射和中子散射的介绍，这对于我这样希望将理论与实践相结合的学习者来说，是极其宝贵的。我对于书中对电子在晶体中的运动，以及如何形成能带的论述，抱有浓厚的兴趣，因为这直接关系到我们现代电子器件的基础。

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在我拿到《Festkörperphysik》之前，我对固态物理的理解，更多地停留在一些零散的概念上，例如晶体、能带等，但缺乏一个系统性的认识。这本书的出现，为我提供了一个清晰的学习框架。它从晶体学中最基本的概念，如布拉维格子、晶面和晶向，开始循序渐进地引导我。我发现，作者通过生动的图示和通俗易懂的语言，将这些抽象的几何概念变得非常容易理解。随后，书中对晶格振动，也就是声子的详细阐述，让我对材料的宏观热学性质，例如比热容和热导率，有了更深刻的认识。我尤其对书中关于能带理论的章节充满期待，我知道这是理解金属、绝缘体和半导体性质的关键。这本书似乎也包含了对一些重要实验技术的介绍，这对于我这样希望将理论与实践相结合的学习者来说，是极其宝贵的。我对于书中可能包含的关于电子在周期势场中的运动，以及如何形成能带的论述，抱有浓厚的兴趣，因为这直接关系到我们现代电子器件的基础。

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我必须承认，在我拿到《Festkörperphysik》之前，我对固态物理的理解，更多地停留在一些零散的知识点上，就像是在一个浩瀚的星空中，看到了几颗闪耀的星星，却不知道它们是如何相互连接，又构成了怎样的星系。这本书的出现，就像一张详尽的星图，为我勾勒出了固态物理的宏伟蓝图。它并非一开始就抛出复杂的理论，而是从最基本的概念——诸如晶体学、布拉维格子、对称性等——开始，一步步引导我建立起对固态材料结构的直观认识。然后，它自然而然地过渡到晶格振动，也就是声子，以及它们如何影响材料的许多性质，例如比热和导热性。我发现，作者在解释这些概念时，非常注重物理图像的构建，避免了生硬的数学推导，而是通过类比和直观的图示，让我能够更容易地理解这些抽象的概念。此外，我注意到书中对不同实验技术也有相当的介绍，这对我来说尤为重要。了解固态材料的性质，最终还是要落脚到如何通过实验去测量和验证，而这本书似乎在这方面也做得相当出色。我对于书中关于半导体物理和电子在晶体中的行为的论述，尤其感到好奇，因为这直接关系到我们现代电子器件的原理。

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在我拿到《Festkörperphysik》的时候，我正面临着对固态物理概念理解上的瓶颈。我尝试阅读过一些其他资料，但总觉得它们要么过于理论化，要么缺乏系统性。这本书的出现，无疑为我指明了一条更为清晰的学习路径。它从最基础的晶体结构开始，非常细致地介绍了不同的晶体学概念，比如格子常数、晶面和晶向，以及如何用米勒指数来描述它们。我发现，这些基础概念的扎实掌握，对于后续理解更复杂的物理现象至关重要。书中对晶格振动，也就是声子的讨论，让我对材料的热学性质有了全新的认识，特别是它如何解释了比热和导热性等现象。我尤其期待关于费米-狄拉克统计和布里渊区的论述，因为我知道这是理解电子在固体中的行为，以及能带结构形成的关键。这本书似乎也注重对实验方法的介绍，这对于我这样希望将理论与实践相结合的学习者来说，是极其宝贵的。我对于书中可能包含的关于磁性材料和超导现象的章节，也充满了浓厚的兴趣，因为这些都是固态物理领域中最令人着迷的研究方向之一。

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在我拿到《Festkörperphysik》之前，我对固态物理的理解，更多地局限于一些零散的物理模型和概念。我一直渴望找到一本能够系统性地梳理这些知识，并以一种易于理解的方式呈现出来的书籍。这本书的出现，恰恰满足了我的这一需求。它并非一开始就抛出抽象的数学公式，而是从晶体学中最基本的概念，如晶格、基元和晶体结构，开始娓娓道来。通过生动的图示和清晰的解释，我得以深入理解原子在三维空间中的排列方式。随后，书中对晶格振动，也就是声子的详细阐述，让我对材料的低频行为有了更直观的认识，特别是它如何影响材料的比热容和导热系数。我尤其对书中关于能带理论的章节充满期待，我知道这是理解金属、绝缘体和半导体性质的关键。这本书似乎也包含了对一些重要实验技术的介绍，这对于我这样渴望将理论与实践相结合的学习者来说，是极具价值的。我对于书中对电子在周期势场中的运动，以及如何形成能带的论述，抱有浓厚的兴趣，因为这直接关系到我们现代电子器件的基础。

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《Festkörperphysik》这本书的到来，让我对固态物理这个领域产生了前所未有的热情。我一直对物质世界的微观结构和性质感到着迷，而这本书，则为我打开了一扇通往这个神秘世界的大门。它从最基础的晶体学知识开始，细致地介绍了晶格、基元、对称性等核心概念，并辅以大量的精美图示，让我能够直观地理解原子在三维空间中的排列方式。我尤其欣赏它对晶格振动，也就是声子的讲解，它让我明白了原子之间的集体运动如何影响材料的宏观性质，例如比热容和热导率。我迫不及待地想要深入阅读书中关于能带理论的部分，我知道这是理解半导体和金属导电性的关键。此外，书中似乎还包含了对一些重要的实验技术的介绍，这对于我这样希望将理论与实践相结合的学习者来说，是极其宝贵的。我对于书中可能包含的关于电子在周期势场中的运动，以及如何形成能带的论述，抱有浓厚的兴趣，因为这直接关系到我们现代电子器件的基础。

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这本书的书名是《Festkörperphysik》，我收到它的时候，正值一个寒冷而漫长的冬夜，窗外风雪交加，室内炉火熊熊。我是一名物理学爱好者，对固态物理领域一直抱有浓厚的兴趣，但总觉得理论知识过于晦涩难懂，缺乏一个清晰的脉络。当我翻开《Festkörperphysik》的扉页，一股庄严而亲切的气息扑面而来。尽管我还没来得及深入阅读其中的每一个章节，但从其编排的逻辑和内容的广度上，我足以窥见其非凡的价值。它并非仅仅是冷冰冰的公式堆砌，而是试图将那些抽象的物理概念，通过层层递进的方式，展现在读者面前。我初步浏览了目录，发现它涵盖了晶体结构、晶格振动、能带理论、电子输运、磁性以及超导等固态物理的核心内容。更令我欣喜的是，它似乎并没有回避那些最基础但又最关键的数学工具，而是以一种循序渐进的方式，引导读者理解它们在固态物理中的应用。我尤其期待那些关于实验技术的章节，因为我深信，理论与实践的结合，才是真正掌握一门学科的关键。这本书的书名本身就暗示着它将带我踏上一段探索物质内部微观世界的奇妙旅程，而我，早已迫不及待地想要开启这段旅程了。

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