工科固体物理简明教程(石锋)

绪论
一、固体物理学的研究内容 1
二、固体物理学及其课程在材料研究中的地位和作用 4
三、固体物理学科的建立和发展 5 **章 金属自由电子费米气体模型
一、本章重点 10
二、本章难点 10
导读 10
一、金属的自然地位和社会地位 10
二、金属自由电子气体模型的建立和发展 11
三、电子密度 15
四、本章的内容构成 15
习题 15
**节索末菲自由电子费米气体模型 16
一、索末菲模型的基本假设 16
二、单电子本征态和本征能量 17
三、电子气的基态和基态能量 21
习题 24
第二节费米分布和自由电子气体的热性质 25
一、化学势和费米能量随温度的变化 25
二、自由电子费米气体的比热容 27
习题 29
第三节自由电子的顺磁磁化率 30
一、泡利顺磁性的起因 31
二、自由电子的顺磁磁化率 31
三、金属泡利顺磁性的物理机制 32
习题 34
第四节金属的电导率和热导率 34
一、特鲁德-洛伦兹近似下金属的电导率 34
二、索末菲模型下金属的电导率 36
三、金属的热导率 38
习题 40
第五节霍尔效应和磁致电阻效应 41
一、霍尔效应 41
二、磁致电阻效应 43
习题 44
第六节金属的光学性质 45
一、复数介电常量和复数折射率 45
二、吸收系数 47
三、反射系数 48
四、讨论 49
习题 50
第七节自由电子气体模型的优劣 51
一、该模型的成功之处 51
二、该模型的不足之处和改进方法 51
习题 52 第二章 晶体结构
一、本章重点 53
二、本章难点 53
导读 53
**节晶体的宏观对称性 56
一、晶体实例 56
二、固体的分类 56
三、晶体的宏观特性 56
习题 59
第二节晶格的特征与周期性 59
一、空间点阵和布拉维格子 59
二、原胞和晶胞 62
三、一些单质和化合物晶体的结构 65
四、配位数、致密度和密堆积 72
五、晶列、晶面和它们的表征 76
习题 83
第三节晶体的对称性和分类 84
一、晶体的宏观对称性和宏观对称操作 84
二、晶体的微观对称性和微观对称操作 94
三、群和晶体结构的分类 95
四、空间群和14种布拉维格子 99
五、点阵、晶系、点群和布拉维格子的关系汇总 103
习题 106
第四节倒格子 106
一、点阵傅里叶变换与倒格子 106
二、倒格子与正格子的关系 110
三、布里渊区、倒格子的实例和对应晶胞 112
四、倒格子的点群对称性 123
习题 123
第五节确定晶体结构的实验方法 124
一、X射线衍射的历史回顾 124
二、分析晶体结构的其他方法 125
三、X射线衍射 125
四、其他衍射方法简述 131
习题 131 第三章 能带理论
一、本章重点 133
二、本章难点 133
导读 133
一、能带理论的发展 134
二、能带理论物理思想 136
三、能带理论的意义 139
**节布洛赫定理、布洛赫波及能带 140
一、布洛赫定理及其证明 140
二、布洛赫波能谱特征 144
三、能带的图示 145
四、能带εn()的对称性 147
五、等能面垂直于布里渊区界面 149
习题 150
第二节近自由电子近似 150
一、一维情形 151
二、三维情形 157
习题 158
第三节紧束缚近似 158
一、紧束缚近似的模型及其能带 159
二、万尼尔函数 164
习题 166
第四节能带结构的其他计算方法 167
一、平面波法 167
二、正交化平面波方法和赝势法 169
三、缀加平面波方法（APW） 171
四、密度泛函理论 173
习题 174
第五节能态密度 174
一、能态密度定义 174
二、求解能态密度的例子 176
习题 178
第六节布洛赫电子的准经典运动 179
一、布洛赫电子的准经典模型 179
二、布洛赫电子的加速度和有效质量 181
习题 187
第七节布洛赫电子在恒定电场作用下的运动 187
一、恒定电场作用下布洛赫电子的运动图像 187
二、能带填充情况与晶体导电性的关系 189
三、近满带和空穴 191
四、导体、半导体和绝缘体的能带论解释 195
习题 196
第八节金属的费米面和能带论的局限性 197
一、费米面的构造 197
二、实际金属的费米面 200
三、能带论的局限性 204
习题 205 第四章 晶格振动及晶体热学性质
本章重点、难点 206
导读 206
一、晶格振动及其研究意义 206
二、热容理论的发展 207
三、本章的内容构成 208
习题 208
**节晶格振动的经典处理 208
一、简谐近似 208
二、一维单原子链晶格振动 210
三、一维双原子链晶格振动 214
四、三维晶格振动 217
习题 220
第二节长波近似 220
一、长声学波 221
二、长光学波 222
习题 227
第三节简谐晶体的量子理论 228
一、简正坐标 228
二、声子 236
习题 238
第四节晶格比热 238
一、晶体比热的一般原理 238
二、晶格比热的量子理论 239
三、三维晶体比热的德拜模型 241
四、晶体比热的爱因斯坦模型 244
习题 245
第五节声子态密度 246
习题 248
第六节晶格振动谱的实验测定 248
一、中子的非弹性散射 250
二、光的非弹性散射 251
习题 252
第七节非简谐效应 252
一、晶体的热传导 253
二、晶体的热膨胀 256
习题 261 参考文献