Introduction to Solid State Physics 7e Im pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:C Kittel

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1996-07-23

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9780471142867

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
• 晶体结构
• 能带理论
• 电子性质
• 物理教材
• 高等教育

《固体物理导论》是一本详尽阐述固态物质微观结构、性质以及其背后物理原理的权威著作。本书旨在为物理学、材料科学、化学以及相关工程领域的研究生和高年级本科生提供坚实的理论基础。 本书开篇从晶体结构入手，深入剖析了晶体的周期性、对称性及其描述工具，如晶格、基元、布拉维晶格、倒易晶格等。通过对各种晶体结构（如简单立方、体心立方、面心立方、六方密堆积等）的介绍，读者能够理解原子在固体中的排列方式如何决定其宏观性质。同时，本书详细阐述了衍射现象（如X射线衍射、电子衍射、中子衍射）如何用于确定晶体结构，并介绍了布拉格定律、倒易空间以及Ewald球等关键概念。 接着，本书转向固体的能带理论，这是理解固体导电、半导电和绝缘性质的关键。书中从自由电子模型出发，逐步引入周期性势场对电子行为的影响，讲解了Bloch定理、能带的形成、电子在能带中的运动以及费米能级等核心概念。读者将学习如何根据能带结构区分导体、绝缘体和半导体，并理解不同材料为何表现出截然不同的电学特性。 在电子性质部分，本书深入探讨了电子在固体中的运动规律。它详细介绍了电子的统计分布（如费米-狄拉克统计）、电子的散射机制、电阻率的温度依赖性，以及霍尔效应等重要的输运现象。此外，还涵盖了磁性材料的分类（如抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性、亚铁磁性）及其微观起源，以及居里温度、磁畴等概念。 本书对固体中的晶格振动（声子）进行了详尽的分析。读者将学习如何将晶格的集体振动模型化为准粒子——声子，理解声子的色散关系、群速度，以及声子在热容、热导率和电子-声子相互作用中的作用。通过对德拜模型和Einstein模型的介绍，本书解释了声子如何影响固体的热学性质。 在介电性质方面，本书阐述了固体在电场作用下的响应。它介绍了电极化机制（电子极化、离子极化、取向极化），介电常数、电容率以及极化率等概念。同时，也讨论了铁电材料及其畴结构，以及压电效应和焦电效应。 此外，本书还触及了固体的磁性。在简要介绍经典磁模型后，重点关注量子力学的磁性起源，如电子自旋与轨道角动量对磁性的贡献。读者将深入了解顺磁性、抗磁性、铁磁性、反铁磁性以及磁畴壁等概念。 本书的另一重要内容是固体的缺陷。它详细介绍了各种类型的晶体缺陷，包括点缺陷（空位、填隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、畴界）。书中阐明了这些缺陷如何影响材料的力学性质（如强度、硬度）和扩散过程，以及它们在材料加工和应用中的重要性。 最后，本书还对一些现代固体物理研究的前沿领域进行了展望，如超导现象的微观理论（BCS理论）、磁性材料的进阶应用、低维材料（如二维材料）的独特性质等，为读者进一步深入学习提供了方向。 《固体物理导论》以其逻辑清晰的结构、严谨的数学推导以及丰富的实例，为读者提供了对固体物理世界全面而深入的理解，是任何希望深入探索固体物质奥秘的科学工作者必备的参考书籍。

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老实说，我更偏爱这本书在阐述晶体对称性和群论应用的那几个章节。相较于许多教材将对称性视为一个枯燥的数学工具，这本书巧妙地将群论语言融入到物理图像的构建中。通过点群和空间群的详尽讨论，特别是对不可约表示（Irreducible Representations）如何决定能级简并性的解释，简直是教科书级别的范例。我曾经在另一本书上对这个概念感到困惑，但这里的图表和具体的物理例子（比如晶体场下的d轨道分裂），立刻就让抽象的数学符号活了起来。我甚至拿它对照着学习了拉曼散射和红外吸收选择定则，发现这本书提供的底层理论框架，比那些专门讲光谱学的书还要扎实可靠。唯一的遗憾是，虽然它提到了拓扑绝缘体（Topological Insulators）的初步概念，但限于出版年代，这部分内容相对简略，远不如我对最新的研究进展所期待的那样具有前瞻性。它更像是一座稳固的知识基石，而非指向前沿的瞭望塔。

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这本《凝聚态物理导论》的第七版，坦率地说，是我读过的最令人头疼却又收获颇丰的教材之一。刚翻开它的时候，那种扑面而来的数学公式和抽象概念，差点让我打退堂鼓。它完全没有试图去“美化”固体物理的艰深，而是直截了当地将读者扔进了布洛赫定理、能带理论的深水区。我记得有一次为了弄明白倒易点阵（Reciprocal Lattice）到底是个什么鬼东西，硬是在一个下午的咖啡因催化下，对着图示和公式反复推敲。作者在处理晶格振动和声子（Phonons）的部分，尤其详尽，那套笛卡尔坐标系下的耦合振子模型，讲得极其严谨，每一个矩阵元的推导都清晰可见，虽然理解起来需要耗费大量脑细胞，但一旦茅塞顿开，那种豁然开朗的感觉，是其他入门书籍无法给予的。这本书的厉害之处就在于，它不满足于告诉你“是什么”，它一定要告诉你“为什么是这样推导出来的”。对于一个严肃对待这门学科的学生来说，这种深度是必需品，但对于仅仅想“了解一下”的读者，它无疑是一座难以逾越的高峰。我个人觉得，如果能配合一些更直观的模拟软件来看，效果会更佳，否则光靠脑海中的想象力来构建动量空间和实空间之间的映射，确实考验人。

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我必须承认，这本书的习题设置是其最大的“杀手锏”和“劝退器”并存的因素。它几乎每章末尾都有多达二三十道题，而且难度梯度分布极不均匀。有些题目是基础概念的直接应用，比如计算布拉维格子的米勒指数，或者计算特定晶格的声子色散关系的一两个点；但另一些题目，比如要求推导某个复杂磁性体系的哈密顿量，或者从第一性原理出发计算晶格常数随温度的变化，则需要扎实的数学功底和极大的耐心。我身边很多同学都抱怨说，如果不对习题进行精选，单纯做完所有题目，可能要花费比学习其他三门课加起来还要多的时间。但这恰恰是它价值所在——它强迫你真正去“动手”而不是“动眼”。我通过硬啃几道最难的题目，对晶体场理论和介电弛豫过程的理解得到了质的飞跃，那种靠自己力量攻克难题的成就感，是听课或看PPT完全无法替代的体验。

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翻阅这本厚厚的精装本，我最大的感受是，它更像是一本为研究生准备的参考手册，而不是本科生的入门读物。它的内容广度令人惊叹，从最基础的晶体结构分析（X射线衍射的理论基础部分讲得细致入微，包括洛伦兹因子和结构因子的修正），到深入到磁性、介电性质，乃至半导体物理的PN结理论，都有着相当详尽的论述。尤其是在处理电子在周期势场中的行为时，作者的叙述风格带着一种古典物理学派的严谨和一丝不苟，每一个假设和近似都被标记得清清楚楚。例如，德鲁德模型（Drude Model）的改进和玻尔兹曼输运方程的引入，并不是草草带过，而是花了大量篇幅去论证其适用边界和局限性。这使得我对“理想金属”的概念有了更深刻的认识，也明白了为什么我们需要更复杂的费米液体理论。不过，正因为这种面面俱到的深度，导致部分章节的阅读体验略显拖沓，特别是在介绍超导现象的第二章中，对BCS理论的引入显得略微仓促，似乎是受限于篇幅，使得从安德森的局域化到宏观的伦敦方程之间的逻辑跳跃感略强，需要读者自己去填补一些微观联系的空白。

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从印刷和装帧的角度来看，这个版本的质量无可挑剔。纸张厚实，排版清晰，即便是那些密集的公式和复杂的晶格结构图，也从未出现过模糊不清的情况。深色的标题和黑白的主体文字配合得恰到好处，长时间阅读也不会感觉眼睛过于疲劳。虽然我更喜欢电子版随时携带的便捷性，但面对涉及大量二维图形和矩阵的固体物理，拥有实体书的优势是无可替代的——你可以随意在书页上做各种圈点、批注和推导草稿，而不会心疼你的设备屏幕。唯一的改进建议是，如果能在关键的物理图像（比如倒易空间变换）旁边，配上一些彩色的示意图，哪怕是作为附录，可能会进一步降低初学者的接受门槛。总而言之，这本书是固体物理领域一座里程碑式的著作，它严谨、全面、深度足够，但绝不适合寻求轻松愉快的阅读体验的读者。它要求你带着敬畏之心去学习。

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