Solid State Physics for Engineering and Materials Science pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Krieger Publishing Company

作者:John Philip McKelvey

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1993-08

价格:USD 69.25

装帧:Hardcover

isbn号码:9780894644368

丛书系列:

图书标签:

• 固态物理
• 材料科学
• 工程
• 半导体
• 晶体结构
• 能带理论
• 电子性质
• 光学性质
• 热性质
• 磁性

好的，这是一份关于其他主题的图书简介，内容详尽，旨在不提及您提供的特定书名，并避免任何人工智能痕迹的表达方式。 --- 图书名称：热力学与统计物理：从宏观到微观的理论桥梁 图书简介 第一部分：宏观热力学的基石与应用 本书深入探讨了经典热力学的核心原理及其在工程、化学和物理科学中的广泛应用。我们从对系统、状态和过程的精确定义开始，系统地构建了热力学的逻辑框架。 第一章：热力学的基本概念与定律 本章详细阐述了热力学第零定律在建立温度概念上的重要性，以及如何通过温度的宏观测量实现不同系统间的热平衡定义。紧接着，我们对热力学第一定律——能量守恒定律——进行了严格的数学推导和物理阐释。重点讨论了功（包括体积功、表面功和电功）与热量在能量传递中的作用，并引入了内能、焓等状态函数的精确定义。我们通过对理想气体和范德华气体的分析，展示了状态方程在描述物质宏观行为中的关键地位。 第二章：熵、热力学第二定律与不可逆性 熵的概念是理解自然界过程方向性的核心。本章详述了卡诺循环的理想化构建，用以导出热力学第二定律的两种主要表述（克劳修斯和开尔文-普朗克）。我们深入探讨了熵作为系统无序度的微观解释的雏形，并着重分析了不可逆过程的普遍性。通过对热机效率、制冷机性能以及热力学第三定律（能斯特定理）的讨论，本章为理解能量转换的极限奠定了基础。此外，对吉布斯自由能和亥姆霍兹自由能等热力学势的推导，强调了它们在判断化学反应和相变自发性中的决定性作用。 第三章：平衡态与相变动力学 本章将理论热力学应用于实际的物质系统平衡分析。我们首先应用化学势的概念，推导了多组分系统的相律（吉布斯相律），并详细分析了一组分系统（如水）的相图，解释了三相点和临界点的物理意义。随后，我们转向多组分系统的平衡问题，包括溶液的依数性、拉乌尔定律的推导以及蒸汽压、沸点和凝固点的偏差。对共晶点和共熔现象的详细分析，为材料科学中的合金设计提供了理论支撑。本章还涉及了电化学热力学基础，如能斯特方程，用于理解电池和电解过程中的能量转化。 第二部分：统计力学：从微观粒子的行为到宏观性质的涌现 统计力学是连接微观粒子动力学与宏观热力学现象的桥梁。本部分旨在通过概率论和量子力学的基本原理，解释热力学定律的微观起源。 第四章：分子运动论与经典统计基础 本章从基本假设出发，重建了气体动力学理论。我们推导了麦克斯韦-玻尔兹曼速度分布律，并据此计算了分子的平均速度、均方根速度以及平均平动动能，从而成功地从微观层面导出了理想气体的压力和内能。本章的重点在于理解宏观量（如温度和压力）是如何由大量粒子随机运动的集体统计行为所决定的。 第五章：正则系综与玻尔兹曼统计 本章引入了统计物理学的核心工具——统计系综。我们首先详细定义了微正则系综，探讨了它在孤立系统中的应用。随后，重点转向正则系综（与恒温热浴接触的系统）。通过配分函数（Partition Function）的引入，我们展示了如何将配分函数作为连接微观状态和宏观热力学量的核心枢纽。配分函数与自由能之间的基本关系被严格证明，为后续的计算奠定了基础。对双态系统和量子谐振子的具体应用，体现了配分函数在解决实际物理问题中的强大威力。 第六章：量子统计：费米子与玻色子 随着量子力学的普及，必须引入描述全同粒子的统计方法。本章区分了费米-狄拉克统计和玻色-爱因斯坦统计的适用条件（基于粒子自旋的泡利不相容原理和玻色-爱因斯坦凝聚）。 费米子系统： 深入分析了电子在零温下的费米能级概念，解释了金属的电学和热学性质，如费米能、费米面和比热的低温异常。对泡利不相容原理在导体和半导体中的作用进行了详尽的阐述。 玻色子系统： 重点讨论了玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）现象，从理论上推导出临界温度，并分析了液氦（$^4 ext{He}$）的超流体性质。通过对黑体辐射（光子气体）的分析，本章再次确认了玻色统计在描述无质量粒子时的有效性。 第七章：涨落现象与关联函数 宏观系统在热平衡附近并非完全静止。本章探讨了热力学涨落的本质，并利用涨落-耗散定理（Fluctuation-Dissipation Theorem）的背景知识，说明了系统对微小外部扰动的响应如何与其自身的内在涨落相关联。通过关联函数的数学工具，本章为理解系统在时间尺度上的动力学行为（如扩散和弛豫）提供了统计力学的视角，弥补了仅依赖平衡态描述的局限性。 目标读者与教学特色 本书面向物理学、材料科学、化学工程及相关领域的高年级本科生和研究生。全书结构严谨，逻辑清晰，从公理化角度构建理论体系，同时辅以大量的工程和实验实例进行阐释，确保读者不仅掌握理论推导，更能理解其在现实世界中的具体体现。每章末尾均设有挑战性习题，以巩固对关键概念的理解。本书旨在培养读者从微观粒子行为推导出宏观物理现象的分析能力。

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尽管这本书在理论推导上表现出色，但它在实际工程应用层面的衔接上略显不足，这或许是受限于其偏向基础理论的定位。例如，在讨论半导体物理时，虽然详细介绍了费米能级、有效质量等核心概念，但对于如何利用这些概念去设计和优化实际的MOSFET结构或者LED的发光效率，内容显得有些简略。对于那些目标是直接从事材料制备或器件开发的工程师读者来说，可能需要额外查阅其他更侧重应用案例的书籍来补充知识图谱。例如，如果能在讲解能带理论后，紧接着增加几页关于薄膜生长缺陷对电学性能影响的案例分析，或者引入一些最新的拓扑绝缘体材料的特性简介，这本书的实用价值无疑会得到极大的提升。目前的版本更像是一份完美的理论导论，而非全面的工程参考手册。

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阅读这本书最大的感受是其对数学严谨性的极致追求，这既是优点也是挑战。作者在处理推导过程时，几乎没有跳过任何一个代数步骤，每一个公式的演变都力求详尽无遗。对于习惯于阅读那些只展示最终结果的教材的读者来说，这可能一开始会让人感到有些冗长，但深入阅读后会发现，正是这种详尽，保证了在处理更复杂的衍射理论或者磁性理论时，读者能够清晰地追踪每一个变量和假设的来源。不过，这也带来了一个问题：对于那些对数学感到恐惧的读者，这本书的门槛可能过高。书中涉及的傅里叶变换、线性代数以及微扰理论的应用频率非常高，如果这些背景知识不够扎实，读到后面会感到吃力，可能需要频繁地翻阅附录或者其他数学参考书，希望未来修订版能增加更具针对性的数学回顾章节。

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这本书的章节组织逻辑非常清晰，作者显然在如何引导初学者进入这个复杂领域下了不少功夫。从最基础的晶体结构和X射线衍射开始，逐步过渡到布拉维格子、倒易空间，每一步的衔接都非常自然流畅，没有那种突兀的跳跃感。特别是对晶体对称性的讲解，配以大量的二维和三维图形辅助理解，即使是像我这样对几何直觉稍弱的读者，也能较快地掌握其精髓。书中对周期性势场下的电子行为——也就是布洛赫定理——的阐述，采取了一种渐进式的推导方法，先从薛定谔方程的边界条件讲起，再引入能带结构的概念，这种“搭积木”式的教学方式，极大地降低了初学者的畏难情绪。相比于一些直接抛出复杂公式的书籍，这本书更注重“为什么”和“如何推导”，这对于建立坚实的理论基础非常关键。

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这本书的习题设计可以说是其灵魂所在，每一章末尾的练习题都经过了精心设计，它们不仅仅是对本章概念的简单重复，更是对知识点融会贯通的考验。有些问题需要你结合前后多个章节的知识才能求解，迫使你跳出单点知识的限制，建立起整个固态物理知识体系的宏观视角。我特别欣赏那些定量分析题，它们往往设计得非常贴近真实的物理场景，解题过程不仅是运算，更是一种物理图像的重构。例如，关于声子散射率的计算题，要求你不仅要理解德拜模型，还要能正确应用玻尔兹曼输运方程，这种多层次的考察方式，极大地锻炼了解决复杂物理问题的能力。完成这些习题后，那种豁然开朗的感觉，比单纯听完一堂课的收获要大得多，它真正体现了“做中学”的精髓。

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这本书的装帧设计非常经典，封面采用了沉稳的深蓝色调，搭配简洁的白色和金色字体，给人一种专业而可靠的感觉。书脊的印刷清晰，即便是放在书架的深处，也能轻易辨认出书名和作者信息。拿到手中时，能感受到纸张的厚重感，这通常意味着内容编排会比较扎实，不是那种轻飘飘的入门读物。内页的排版也值得称赞，字体大小适中，段落间距合理，保证了长时间阅读的舒适度，这对于物理教材来说至关重要。不过，如果能增加一些彩色的图示或者更现代的视觉元素，可能会对吸引年轻的读者群体更有帮助，毕竟固态物理本身就包含很多精妙的空间结构和能带图。整体而言，从物理角度出发，这本书的外观传递出一种严谨治学的态度，让人对接下来的学习内容充满期待，它看起来就像是那种会伴随我度过整个研究生阶段的“老伙计”。

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