Physical Properties of Crystals pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Oxford Univ Pr

作者:Nye, J.F.

出品人:

页数:352

译者:

出版时间:1985-7

价格:$ 124.30

装帧:Pap

isbn号码:9780198511656

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晶体物理性质导论：探索物质的结构与响应 作者：[此处留空，或填写为一团队/机构名] 出版社：[此处留空，或填写一个专业的学术出版社名称] --- 内容概要 本书旨在为固体物理学、材料科学、化学物理以及相关工程领域的研究人员、高级本科生和研究生提供一本关于晶体结构、对称性及其宏观物理性质之间内在联系的全面且深入的教材。我们专注于阐述微观原子排列如何决定宏观可测量的现象，覆盖了从基础的晶体学概念到复杂的功能性材料响应的广泛主题。 本书结构严谨，逻辑清晰，通过大量的实例、图示和数学推导，引导读者建立起对晶体物理世界全面且精确的理解。我们避免了对特定功能材料的深入应用（如半导体器件设计或宝石学），而是将重点放在普适性的物理原理和数学工具上，这些工具是理解任何晶体材料行为的基础。 第一部分：晶体结构的基石 (Foundations of Crystalline Structure) 本部分是理解所有后续物理性质的基础，详尽阐述了晶体学的核心概念。 第一章：晶体与非晶体的对比及晶体学基础 本章首先确立了晶体的定义及其与无序（非晶态）物质的根本区别。我们详细介绍了点阵（Lattice）的概念，包括布拉维点阵的十四种类型，以及如何用晶格矢量来描述无穷晶格。 晶体学符号系统： 深入讲解了米勒指数（Miller Indices）及其在描述晶面和晶带方向上的应用，这是理解衍射现象的先决条件。 晶胞（Unit Cell）： 比较了原始晶胞（Primitive Cell）和魏格纳-赛茨晶胞（Wigner-Seitz Cell）的选择标准及其在描述周期性中的作用。 晶体对称性基础： 引入了分子对称性群论的初步概念，定义了旋转轴、反演中心和反射面对晶体结构完整性的约束。 第二章：晶体结构与密堆积 (Crystal Structure and Close Packing) 本章侧重于实际晶体结构的构建规则和空间填充效率。 常见晶体结构实例： 详细分析了体心立方（BCC）、面心立方（FCC）、六方最密堆积（HCP）以及离子晶体（如 $ ext{NaCl}$, $ ext{CsCl}$, 钙钛矿结构）的几何构型、配位数和原子堆积密度计算。 结构缺陷的引入： 概述了点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）的形成热力学和它们对晶格常数的影响。虽然我们不深入讨论缺陷的电子效应，但其几何影响是必要的铺垫。 倒易点阵（Reciprocal Lattice）： 建立倒易点阵与实空间点阵之间的傅里叶变换关系。倒易点阵矢量在描述衍射条件（如布拉格定律）中的核心地位被强调。 第二部分：晶格动力学与热力学 (Lattice Dynamics and Thermodynamics) 本部分将微观振动转化为可测量的宏观热学和声学特性。 第三章：晶格振动模型 (Vibrations of the Crystal Lattice) 这是理解晶体热容和声速的关键章节。 一维链模型： 从最简单的单原子和双原子链模型开始，推导出色散关系（Dispersion Relations），清晰展示了声学支（Acoustic Branch）和光学支（Optical Branch）的物理意义。 三维晶格的声学： 推广到三维体系，计算出声波在不同方向上的传播速度，并定义了声子（Phonon）的概念——晶格振动的量子化激发。 布里渊区（Brillouin Zone）： 详细解释了第一布里渊区（First Brillouin Zone）的几何意义，以及能带结构（Band Structure）的起点——态密度（Density of States, DOS）的计算方法。 第四章：晶格热学性质 (Lattice Thermal Properties) 基于第三章的声子概念，本章推导宏观热学性质。 德拜模型（Debye Model）： 详细推导德拜模型如何成功解释低温下晶体的热容与温度的三次方成正比 ($ ext{C}_v propto T^3$)，并讨论了德拜温度的物理含义。 晶格热导率： 引入声子的平均自由程和群速度，建立热导率的玻尔兹曼输运方程框架，讨论声子-声子散射（Umklapp Processes）对热阻的贡献。 第三部分：晶体的电子结构基础 (Fundamentals of Electronic Structure in Crystals) 本部分专注于电子在周期势场中的运动，这是理解所有电学和光学性质的基础。 第五章：周期势场中的电子（Bloch 定理与能带理论） Bloch 理论核心： 详细阐述 Bloch 定理的数学形式，解释了电子波函数如何适应晶格的周期性，以及“有效质量”的概念如何描述电子在晶格中的动力学行为。 能带的形成： 采用接近自由电子模型（Nearly Free Electron Model）和紧束缚模型（Tight-Binding Model）来定性与定量地解释能带的形成，并定义了费米能级（Fermi Level）的位置。 晶体能带图的解读： 教授如何阅读和解释 Jones 符号表示的特定高对称点处的能带结构图。 第六章：晶体的介电响应与光学性质 (Dielectric Response and Optical Properties) 本章探讨电磁场与晶格相互作用，重点在于宏观响应函数。 宏观电学参数： 定义并推导静电场下的介电常数张量 ($epsilon_{ij}$)，解释了各向异性晶体中电极化方向与外电场方向的偏离。 晶体的光学活性： 讨论光在晶体中传播时的吸收、反射和折射现象。通过电场与电子跃迁的耦合，解释了吸收边的物理起源。 极化率的微观起源： 简要引入电子的宏观极化率与微观的电子云形变之间的联系，而不深入讨论复杂的激子效应或非线性光学现象。 第四部分：晶体的对称性与张量分析 (Symmetry and Tensor Analysis) 本部分提供了描述各向异性物理量的数学工具。 第七章：群论在物理中的应用 点群与晶体对称性： 详细介绍描述晶体对称性的 32 个点群，以及它们如何限制了材料的物理性质。 张量表示法： 系统的介绍二阶和四阶张量的定义、指标缩并规则和哑指标的运算。重点讲解如何利用对称性来简化张量表达式（即张量缩减定理）。 物理量与对称性的耦合： 展示如何根据晶体的点群来确定哪些物理量（如电导率、压电系数、弹性常数）必须是对称的，以及它们张量分量的独立性。 第八章：弹性与形变 (Elasticity and Strain) 本章专注于晶体对机械应力的响应。 应力与应变张量： 正确定义柯西应力张量和有限应变张量，并建立它们之间的线性关系。 弹性常数矩阵： 推导晶体在不同对称性下（如立方晶系、六方晶系）的弹性常数矩阵，并解释泊松比在晶体中的各向异性体现。 --- 本书特点 1. 严格的数学基础： 每项物理概念的引入都伴随着严谨的推导过程，确保读者能掌握从第一性原理到宏观公式的完整链条。 2. 强调对称性约束： 将晶体对称性提升到核心地位，贯穿于晶格动力学、电子能带和本构方程的建立过程中。 3. 聚焦于“如何描述”而非“如何制造”： 本书专注于描述晶体行为的通用物理语言（声子、布洛赫态、张量），为读者未来进入任何特定的晶体材料研究领域打下坚实的基础。 本书是固体物理学领域必备的理论参考书，其深度和广度使其成为研究生阶段理论学习的理想选择。

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坦率地说，这本书给我的感觉更像是一部详尽的、几乎是百科全书式的技术手册，而不是一本轻松愉快的科普读物。它的深度和广度令人印象深刻，但同时也意味着它对读者的预备知识有一定的要求。书中对特定晶体家族的详细分类、衍射理论的数学推导，以及与电子结构计算相关的部分，都展现出作者深厚的专业功底。我特别关注了其中关于压电效应和热电性能的章节，作者不仅详细列举了相关的本征晶体结构特征，还深入探讨了如何通过掺杂或应力工程来调控这些宏观性质。如果你是研究生阶段的研究人员，需要快速查阅某一特定晶体系统在特定物理场下的响应机制，这本书会是你的首选工具书。它的数据详实，引用文献也极具代表性。然而，对于非专业背景的读者来说，跳跃性可能有点大，某些复杂的张量分析部分需要反复研读，甚至需要借助其他辅助材料才能完全消化。总而言之，这是一部工具性极强、信息密度极高的专业参考资料，它追求的是精确性和全面性，而非故事性。

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阅读体验上，这本书的行文风格非常正式和学术化，几乎没有一句废话，每一句话都承载着明确的信息负载，这使得它的阅读效率极高，但同时对读者的专注度要求也极高。它更像是一份需要你不断停下来、查阅字典或进行自我总结的参考资料，而不是一本可以沉浸式阅读的小说。我对它在处理相变动力学那几章印象最为深刻，作者没有回避相变过程中涉及的自由能函数和界面能的复杂性，而是以一种近乎冰冷的精确性，将这些热力学驱动力层层剥开。这种毫不妥协的学术严谨性，对于那些追求知识的精确度和完备性的读者来说，无疑是巨大的福音。我发现，当我带着一个具体问题去查阅这本书时，我总能找到一个结构清晰、逻辑严密的解答路径。它不提供捷径，但它保证了你所学到的知识是扎根于最可靠的物理基础之上的。这是一部“硬核”的专业书籍，适合那些已经有一定物理或化学背景，并渴望系统性、深入地掌握晶体物理核心知识体系的研究人员和高级学生。

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这本书简直是为那些对材料科学充满好奇心的初学者量身定做的入门读物。它并没有一上来就抛出复杂的数学公式和晦涩难懂的理论，而是用一种非常直观且易于理解的方式，带我们逐步走进了晶体世界的奇妙大门。作者的叙述风格极其耐心和细致，仿佛一位经验丰富的导师，总是能预判到读者可能产生的困惑，并提前给出清晰的解释。例如，在讨论晶格常数和空间群的概念时，书中大量的插图和模型构建的步骤，极大地帮助我构建了抽象的几何概念。我尤其欣赏它在介绍对称性和群论基础时的处理方式，它没有陷入纯理论的泥潭，而是紧密结合具体的晶体结构实例，使得原本枯燥的数学工具变得生动起来。对于那些希望从零开始建立对晶体结构和性质之间内在联系的理解的人来说，这本书提供的基础框架是无比坚实的。它教会我的不仅仅是“是什么”，更是“为什么是这样”，这种探究式的学习体验，让我对固体物理有了更深层次的尊重和兴趣。这本书的章节安排也很有逻辑性，从基础的晶体生长到宏观的机械性能，过渡自然流畅，让人读起来毫无压力，非常适合作为大学本科阶段的教材或自学参考书。

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这本书的内容组织，坦白讲，有些许陈旧感，但其核心的物理原理阐述却历久弥新，具有强大的生命力。我指的是，一些关于较新颖的拓扑材料或复杂多铁性晶体的讨论相对简略，似乎更多地聚焦于上世纪中叶奠定的经典晶体学基础和热力学框架。不过，这也有其积极的一面：它迫使我回归基础，重新审视那些被现代研究迅速迭代的“不变的真理”。书中对于晶体缺陷（如位错、空位）如何影响机械性能和扩散过程的经典论述，极其深刻且到位。作者对缺陷的引入和演变过程的描述，仿佛在讲述一个关于原子层面“不完美之美”的故事。那种对宏观塑性变形如何归结于位错运动的清晰逻辑推演，让人茅塞顿开。对于那些希望了解现代先进材料的性能极限究竟受制于哪些基本晶体学限制的读者，这本书提供了不可或缺的历史视角和底层逻辑支撑。它更像是一本打地基的书，虽然上层建筑可能日新月异，但坚实的地基才是决定一切的关键。

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这本书的叙事节奏把握得非常巧妙，它成功地在严谨的科学陈述和对物理美学的欣赏之间找到了一种微妙的平衡。我常常在阅读一些关于光学活性和旋光现象的章节时，被晶体结构中蕴含的精妙对称性所震撼。作者似乎非常热衷于展示晶体结构如何“决定”了材料的一切——从颜色、硬度到它们与光的交互方式。例如，书中对不同晶系下允许存在的铁电畴和反铁电畴的详细讨论，配以清晰的示意图，将抽象的电学行为具体化了。读这本书就像在进行一场精心策划的博物馆之旅，每到一个展厅（章节），都有新的、令人兴奋的发现。不同于那些只关注某一个细分领域的专著，这本书的优势在于其跨学科的视野，它流畅地串联起了晶体化学、固体物理乃至材料工程学的知识点。每读完一个部分，我都会忍不住拿起手边的任何一块石头或玻璃样本，尝试用新学的知识去“解读”它的内部构造，这种实践性的启发是无价的。它激发了我对材料世界更深层次的好奇心。

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启发很大

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毕设要求，读过一部分。还不错，让我对张量有了新的认识。

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毕设要求，读过一部分。还不错，让我对张量有了新的认识。

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