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出版者:

作者:Gedde, U. W.

出品人:

页数:310

译者:

出版时间:1995-5

价格:$ 242.95

装帧:

isbn号码:9780412590207

丛书系列:

图书标签:

• 高分子物理
• 聚合物物理
• 高分子科学
• 材料科学
• 物理学
• 凝聚态物理
• 高分子材料
• 流变学
• 统计物理
• 软物质物理

凝聚态物理学中的经典与前沿：从晶体到无序系统 书名：凝聚态物理学导论：晶体结构、电子行为与相变 内容简介： 本书旨在为读者提供一个全面而深入的凝聚态物理学基础框架，内容涵盖了从经典的晶体结构理论到现代复杂材料中出现的各种奇异现象。本书的重点在于建立扎实的理论基础，并通过一系列精选的物理模型和实验案例，揭示物质在宏观尺度下所展现出的丰富多样的集体行为。 第一部分：晶体物理学的基石 本书伊始，我们将从最基本的层面——晶体结构——入手。晶体是凝聚态物质的理想模型，其周期性排列赋予了材料独特的物理性质。我们将详细探讨布拉维点阵、晶体学符号（如米勒指数）以及晶体的点群和空间群分类。重点将放在理解晶体的点对称性和宏观力学性能之间的关系，例如弹性常数的确定和晶体缺陷对材料强度的影响。 随后，我们将深入到电子在周期势场中的运动。布洛赫定理是理解固体电子能带结构的核心工具。我们将使用紧束缚近似和近自由电子模型来构建简单的能带结构图，并解释绝缘体、半导体和导体的区别如何由费米能级和能带填充情况决定。晶格振动，即声子，是另一个关键概念。我们将使用牛顿定律和晶格动力学来推导出色散关系，并计算晶体的比热容，对比经典的杜隆-珀蒂定律与更精确的德拜模型。这一部分的内容为理解电子与晶格相互作用（如电子-声子耦合）奠定了必要的基础。 第二部分：电子输运与低维系统 在理解了理想晶体的能带结构后，我们将转向描述电子的输运性质。德鲁德模型虽然简单，但能有效解释金属的电导率和霍尔效应。在此基础上，本书将引入玻尔兹曼输运方程，用以更精确地描述杂质散射、声子散射对电阻率温度依赖性的贡献。磁场下的输运现象，如磁阻效应，也将被详细分析。 随着材料科学的进步，研究的焦点逐渐扩展到低维系统。在二维材料（如石墨烯或二维过渡金属硫化物）中，电子的运动受到极大的限制。我们将探讨有效质量的概念，以及如何使用薛定谔方程在特定几何约束下求解能级。对于量子点和量子阱等零维和一维结构，我们将用量子限制效应来解释其光学和电学性质如何随尺寸发生显著变化。 第三部分：相变与有序态物理 凝聚态物理的魅力很大程度上体现在物质的相变现象上。我们将系统地介绍统计物理在相变研究中的应用。朗道平均场理论是理解自发对称性破缺的标准工具，我们将用它来分析铁磁性、铁电性和超导性等现象的宏观描述。 平均场理论的局限性促使我们引入更精确的方法，如重整化群（RG）理论。RG理论提供了一种强大的框架来理解临界现象，解释了为什么不同系统在临界点附近会表现出普适的标度律。我们将通过2D伊辛模型来展示RG方法的威力，并讨论其在确定临界指数中的关键作用。 第四部分：超越周期的世界：无序与复杂系统 许多重要的功能材料并非完美的晶体，无序是理解玻璃、非晶态半导体和高分子材料的关键。我们将探讨无序对电子态的影响，介绍安德森局域化理论，解释电子波函数如何在强无序势场中被局域化，从而导致材料的绝缘性。对于非晶态材料的结构描述，我们将引入径向分布函数（RDF）和局域结构描述。 强关联电子系统是凝聚态物理中最具挑战性的前沿领域之一。在这些系统中，电子之间的库仑相互作用不能被忽略。我们将介绍Hubbard模型作为描述电子强关联行为的基本模型，并讨论它在解释金属-绝缘体转变（Mott转变）和高温超导电性起源方面的尝试与进展。 最后，本书将触及拓扑物理的最新进展。拓扑绝缘体和拓扑半金属的概念，它们具有受保护的、拓扑学决定的边界态，代表了凝聚态物理学中一个革命性的方向。我们将从布洛赫能带的拓扑不变量（如陈数）角度，解释这些新材料的独特导电机制，并展望其在低功耗电子学和量子计算中的潜在应用。 本书面向物理学、材料科学和工程学的高年级本科生和研究生，旨在提供坚实的理论深度和对当代研究热点的前瞻性理解。通过对这些核心概念的深入探讨，读者将能够掌握分析和预测复杂凝聚态系统性质的必要工具。

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这本关于高分子物理的教材，内容详实，结构清晰，是学习这个领域的绝佳入门读物。作者在开篇部分就对聚合物的分子结构和形貌进行了深入浅出的介绍，不同于其他一些教科书那种枯燥的理论堆砌，它通过大量的实例和图示，让读者能直观地理解链段的运动和统计特性。比如，在讨论理想链模型时，书中不仅给出了理论推导，还巧妙地结合了实验数据，展示了理论的适用范围和局限性。特别是关于熵弹性理论的阐述，作者采用了多种不同的视角，从微观的拉伸行为到宏观的应力-应变关系，层层递进，使得即便是初次接触这个领域的读者也能把握其核心思想。书中对凝胶和网络的讨论也相当到位，不仅仅停留于简单的连接点模型，更是涉及到了溶胀平衡和弛豫过程的复杂性，对于想深入研究软物质或生物材料的学生来说，这部分内容极具参考价值。唯一略感遗憾的是，在某些更前沿的交叉学科应用方面，比如与纳米技术结合的最新进展，内容略显保守，但瑕不掩瑜，作为一本经典教材，它打下的基础非常扎实。

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坦白讲，我之前对高分子物理抱持着一种敬而远之的态度，觉得那是一门充斥着复杂统计力学和张量分析的“硬骨头”。然而，这本《高分子物理》完全颠覆了我的看法。它的语言风格非常口语化，即便是涉及到德拜长度或Persoon反应因子这样的专业术语，作者也能用通俗的比喻来辅助理解。例如，书中用“打结的意大利面条”来比喻高分子链的缠结，一下子就让那个原本难以想象的拓扑约束变得清晰起来。我对它处理动力学部分的方式尤为欣赏。相较于其他只关注平衡态的著作，这本书花费了大量的篇幅来讨论弛豫时间和扩散过程，特别是当高分子体系处于亚稳态时，时间依赖性的行为是如何支配其宏观表现的。它清晰地区分了α弛豫和β弛豫，并配有清晰的模量随频率变化的图谱，这对于理解动态机械分析（DMA）的结果至关重要。这本书的价值在于，它不仅告诉你“是什么”，更重要的是解释了“为什么是这样”，并且是以一种让非专业人士也能接受的方式。

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我最近翻阅的这本《高分子物理》读起来，感觉就像是跟随一位经验丰富的导师在进行一次深入的学术漫步。它没有那种令人望而生畏的数学公式矩阵，而是将复杂的物理概念巧妙地融入到对实际聚合物体系行为的剖析之中。作者的叙事节奏把握得非常好，尤其是在描述玻璃化转变和结晶行为时，那种循序渐进的引导，让人感觉每一步推导都是水到渠成的。印象最深的是关于高分子溶液热力学的章节，书中对Flory-Huggins理论的介绍，不只是简单的公式复述，而是详尽地解释了为什么需要引入“自由体积”的概念，以及它如何解释了温度和分子量对溶解度的巨大影响。这种对物理图像的强调，使得那些抽象的相图变得生动起来。此外，书中对聚合物加工过程中的流变学现象的描述也十分精彩，那些关于剪切变稀和粘弹性响应的讨论，对于未来从事材料加工和工程应用的人来说，无疑是宝贵的知识财富。这本书的深度和广度令人称赞，它成功地连接了基础物理和实际工程应用之间的鸿沟。

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这本书在系统性地构建高分子物理知识体系方面做得极其出色。它从最基本的单体结构单元开始，逐步构建起对聚合物宏观性质的理解，这种自下而上的逻辑非常严谨。我特别关注了它对聚合物结晶动力学的论述，这通常是其他教材中处理得比较草率的部分。作者没有将拉普拉斯的形核理论和Avrami方程简单地放在一起，而是详细探讨了初级形核和二次形核对结晶速率的叠加效应，并且引入了对拉伸场影响下的结晶成核的讨论，这对于理解拉丝和薄膜制备过程中的结构控制具有直接指导意义。此外，书中对液晶聚合物的介绍也十分新颖，它没有停留在描述向列相和层列相的静态特征上，而是深入探讨了这些相的介电各向异性和光学各向异性是如何由分子取向决定的，这在光电材料领域是一个关键的知识点。总而言之，这本书的覆盖面很广，而且对每一个分支的讲解都保持了很高的学术水准和实用的关联性。

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读完这本《高分子物理》，最大的感受是它的“实用哲学”。它似乎不仅仅是想让你通过考试，更是想培养你解决实际材料问题的能力。书中对橡胶弹性本质的讨论，不仅仅停留在经典的统计力学推导上，还引入了对交联点密度影响的深入分析，以及在不同温度下硫化橡胶的应力松弛现象，这对于材料的长期可靠性评估至关重要。最让我感到惊喜的是，书中对表面和界面物理的关注。考虑到高分子材料的广泛应用场景，表面能、润湿性以及与无机填料的相互作用是无法回避的问题。这本书专门辟出章节来详细讨论聚合物与固体基底的粘附机理，通过Van der Waals力和氢键的贡献来量化界面粘结强度，这种将宏观力学性能追溯到微观相互作用层面的分析方法，极具启发性。它成功地将物理学的基本原理转化为可量化、可预测的工程参数，对于从事复合材料或涂层研发的工程师而言，这本书无疑是一本工具书级别的参考资料。

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