Materials Science for Engineering Students pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Fischer, Traugott

出品人:

页数:600

译者:

出版时间:2008-11

价格:705.00元

装帧:

isbn号码:9780123735874

丛书系列:

图书标签:

材料科学
工程材料
材料工程
材料特性
材料结构
材料应用
金属材料
聚合物材料
陶瓷材料
复合材料

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具体描述

Materials Science for Engineering Students offers students of introductory materials science and engineering, and their instructors, a fresh perspective on the rapidly evolving world of advanced engineering materials. This new, concise text takes a more contemporary approach to materials science than the more traditional books in this subject, with a special emphasis on using an inductive method to first introduce materials and their particular properties and then to explain the underlying physical and chemical phenomena responsible for those properties. The text pays particular attention to the newer classes of materials, such as ceramics, polymers and composites, and treats them as part of two essential classes, structural materials and functional materials, rather than the traditional method of emphasizing structural materials alone.

*Presents balanced coverage of both structural and functional materials.

*Types of materials are introduced first, followed by explanation of physical and chemical phenomena that drive their specific properties.

*Strong focus on engineering applications of materials

*The first materials science text to include a whole chapter devoted to batteries.

*Provides clear, mathematically simple explanations of basic chemistry and physics underlying materials properties.

固体物理导论：原子、晶格与电子行为作者： [此处可以虚构一位资深教授的名字，例如：张伟, 王芳] 出版社： [此处可以虚构一家专业科技出版社的名称，例如：现代科学出版社] 版次：第一版 ISBN： [此处可以虚构一个ISBN号] 页数：约650页 --- 图书简介面向对象：本书旨在为物理学、化学、电子工程、机械工程等理工科专业高年级本科生和研究生提供一套全面且深入的固体物理学基础知识。它着重于从微观层面理解材料的宏观性质，是深入研究凝聚态物理、半导体物理、材料科学等前沿领域的必要基石。内容概述：《固体物理导论》系统地阐述了晶体结构的形成、电子在周期性势场中的运动规律，以及由此衍生的材料热学、电学、磁学和光学特性。本书不直接聚焦于工程应用中的具体材料（如合金、陶瓷或聚合物的微观结构设计），而是建立起坚实的理论框架，解释为什么这些材料会表现出特定的物理行为。全书内容涵盖以下核心模块：第一部分：晶体结构与晶格动力学本部分从几何学的角度，对晶体的周期性结构进行了详尽的描述。 1. 晶体学的基本概念：介绍了晶格、晶胞、布拉菲点阵的概念，详细讨论了十种主要的晶体结构类型（如面心立方、体心立方、六方紧密堆积等）及其晶体学描述（如密堆积指数、晶面指数和晶向指数）。重点解析了晶体结构的对称性及其对材料宏观性质的影响。 2. X射线衍射与倒易点阵：深入讲解了劳厄方程和布拉格定律，阐明了X射线衍射作为确定晶体结构的主要实验手段的原理。随后引入了抽象的倒易点阵（Reciprocal Lattice）概念，这对理解电子在晶体中的能带结构至关重要。 3. 晶格振动与声子理论：讨论了原子在晶格中的集体振动模式。从一维单原子链和双原子链的色散关系出发，推导出声子（Phonon）的概念。详细分析了声子的概念如何解释材料的比热容（如德拜模型），并探讨了声子-电子相互作用对导电性的影响。第二部分：电子的能带理论这是本书的核心，旨在解释为什么导体、半导体和绝缘体在电子性质上存在根本差异。 1. 自由电子模型及其局限性：从经典和简单的量子力学角度回顾了费米气体模型，计算了费米能级、费米面和电子的比热容，并指出了该模型无法解释固体中的电学绝缘现象。 2. 周期性势场中的电子运动（布洛赫定理）：详细推导并阐述了布洛赫定理（Bloch Theorem），这是固体物理学的基石。基于该定理，引入了能带（Energy Bands）和能隙（Band Gaps）的概念，解释了电子在周期势场中运动的独特行为。 3. 近似方法与能带计算：介绍了计算能带结构的常用方法，如紧束缚近似（Tight-Binding Approximation）和近自由电子近似（Nearly Free Electron Model）。通过分析布里渊区（Brillouin Zone）内的能量分布，直观地展示了导带、价带的形成过程。 4. 费米面与输运性质的基础：深入分析了费米能级在不同材料中的位置，以及它如何决定材料的导电类型。解释了有效质量（Effective Mass）的概念，这是描述电子在晶格中加速行为的关键参数。第三部分：电子的输运与热学性质本部分将理论框架应用于解释宏观可测量的电学和热学特性。 1. 电导率与散射机制：结合玻尔兹曼输运方程（Boltzmann Transport Equation），推导了电导率的经典表达式。详细分析了主要的电子散射机制，包括晶格缺陷散射（声子散射）和杂质散射，以及它们对电阻率随温度变化的影响。 2. 半导体的基础物理：聚焦于本征半导体和掺杂半导体。详细讨论了载流子（电子和空穴）的产生与复合过程，以及费米能级在禁带中的漂移。重点分析了N型和P型半导体的载流子浓度计算，为后续器件物理奠定基础。 3. 热输运：基于声子理论，讨论了材料的热导率，区分了电子对热导的贡献与声子对热导的贡献。探讨了热电效应（塞贝克效应、珀尔帖效应）的微观起源。第四部分：磁性与光学特性本部分扩展讨论了电子的自旋效应以及光与物质的相互作用。 1. 磁性理论基础：从朗之万理论回顾抗磁性和顺磁性。重点深入研究铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性的微观起源，特别是泡利不相容原理和交换作用（Exchange Interaction）在铁磁有序化中的作用。引入了平均场理论对磁畴的描述。 2. 光学响应：讨论了光子与电子的相互作用。解释了吸收、发射和透射光谱的物理机制，以及在能带理论框架下如何理解材料的颜色和透明度。简要介绍了介电函数和晶格极化对光传播的影响。本书特色：理论深度与严谨性：本书在推导过程中力求完整和严谨，避免过度简化关键的量子力学概念。强调物理图像：尽管数学推导繁复，但作者始终致力于构建清晰的物理图像，帮助读者理解抽象概念（如倒易空间、布洛赫电子波包）的物理意义。丰富的例题与习题：每章末均附有大量的计算题和概念题，旨在巩固读者对核心理论的掌握，并引导其探索更深入的物理问题。目标读者将收获：通过系统学习本书，读者将能够熟练运用量子力学和统计物理学的工具来分析任何晶体材料的本征物理性质。读者将不再满足于将材料视为“黑箱”，而是能够从原子排列和电子能级结构的角度，解释和预测材料的导电性、导热性、磁响应和光学行为。本书为进入更高级的凝聚态物理研究、半导体器件物理设计、或先进功能材料的理论建模提供了无可替代的坚实基础。