Initiation à la physique du solide pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:Dunod

作者:Jacques Cazaux

出品人:

页数:458

译者:

出版时间:1997-12-01

价格:EUR 44.90

装帧:Broché

isbn号码:9782225846854

丛书系列:

图书标签:

• 固体物理
• 物理学
• 材料科学
• 凝聚态物理
• 晶体结构
• 能带理论
• 半导体物理
• 物理学教材
• 高等教育
• 法文教材

固体物理学导论：探索物质深层结构的奥秘 本书为对现代固体物理学领域进行全面而深入的探讨，旨在为物理学、材料科学以及工程学领域的学生和研究人员提供一个坚实而全面的基础。不同于侧重于特定实验技术或聚焦于某一类特定材料的著作，本书的核心目标在于构建一套普适性的理论框架，用以理解宏观物质特性如何源于其微观的原子和电子结构。我们将从最基本的晶体结构概念出发，逐步深入到量子力学在描述固体行为中的关键作用，最终覆盖当今固体物理学中最活跃的研究前沿。 第一部分：晶体世界的几何与对称性（The Geometry and Symmetry of Crystalline Worlds） 固体物理学的基石在于其周期性结构。本书的开篇将详尽阐述晶体学的基础概念，这对于理解所有固体材料的集体行为至关重要。 晶格与晶基： 我们首先区分“点阵”（Lattice）这一抽象的数学结构与“晶体”（Crystal）这一物理实体。通过介绍布拉维点阵（Bravais Lattices）的十四种基本类型，读者将掌握描述三维周期性势场的数学工具。随后，我们深入讨论“晶基”（Basis）的概念，以及如何通过晶基与点阵的结合来构建出实际晶体的结构，例如面心立方（FCC）、体心立方（BCC）和六方紧密堆积（HCP）结构。对这些基本结构的深入理解，是后续讨论衍射和能带理论的前提。 倒易空间：第一条量子化之路： 晶体的周期性在傅里叶空间，即倒易空间（Reciprocal Space）中得到了最优雅的体现。本书将详细介绍倒易矢量的构造、倒易点阵的概念，并阐明其在描述波在周期势场中传播时的关键作用。我们不仅会讲解布里渊区（Brillouin Zone）的几何意义，更会强调其在电子能带结构计算中的核心地位——它是区分电子波矢空间区域的自然边界。 对称性在物理学中的威力： 空间群理论是理解固体性质的另一强大工具。本书将系统梳理宏观和微观的对称操作，包括旋转、反射、反演和滑移操作。我们探讨点群（Point Groups）和空间群（Space Groups）如何分类所有可能的晶体结构，并重点阐述这些对称性如何直接限制了材料的宏观物理性质，例如压电效应、铁电性和光学活性，这为材料设计提供了深刻的洞察。 第二部分：电子的量子行为（The Quantum Dynamics of Electrons） 固体中电子的集体行为是决定其导电性、磁性和光学响应的关键。本部分将完全建立在量子力学的框架之上。 独立电子近似与Bloch定理： 在强相互作用的固体中，将每个电子视为在由所有原子核和其它所有电子形成的周期性平均势场中运动的单粒子，是理论的起点。Bloch定理是本章的核心，它描述了电子波函数在周期势场中的严格形式 $psi_{mathbf{k}}(mathbf{r}) = e^{imathbf{k}cdotmathbf{r}} u_{mathbf{k}}(mathbf{r})$。我们将详细推导其意义，并解释为什么 $mathbf{k}$ 矢量（波矢）在倒易空间中扮演着“准动量”的角色。 能带理论的构建： 紧束缚（Tight-Binding）模型和近自由电子（Nearly Free Electron, NFE）模型是计算能带结构的两种主要方法。我们将对比这两种方法的适用范围和优缺点。NFE模型尤其重要，因为它自然地解释了费米面附近能带的形成以及由布拉菲点阵衍射引起的能隙（Bragg reflection gaps）。费米能级（Fermi Energy）和费米面（Fermi Surface）的定义及其在区分导体、半导体和绝缘体中的决定性作用将得到深入探讨。 金属、半导体与绝缘体： 基于能带结构的分类，我们将详细分析不同类型固体材料的电学特性。对于金属，我们关注费米面如何穿过能带，以及电子的输运性质。对于半导体，我们将深入研究有效质量（Effective Mass）的概念，分析本征半导体和掺杂半导体的载流子浓度、迁移率以及PN结的形成机理。对于绝缘体，我们则着重讨论其大的带隙如何抑制电导率。 第三部分：晶格振动与热力学（Lattice Vibrations and Thermodynamics） 除了电子，原子核的集体振动——声子（Phonons）——在决定固体的热学和某些光学性质方面起着核心作用。 晶格动力学： 我们从一维原子链的简单模型开始，通过引入牛顿运动定律和周期性边界条件，推导出晶格振动的色散关系 $omega(mathbf{k})$。随后，我们将这一概念推广到三维晶体，区分声学支（Acoustic Modes）和光学支（Optical Modes），并解释它们各自的物理意义——声学支对应宏观的弹性波，而光学支则涉及原子间的相对运动。 声子与热学性质： 声子是量子化的晶格振动，它们是固体中热量传输的载体。本书将应用量子统计（玻色-爱因斯坦分布）来描述声子的激发。我们将详细推导德拜模型（Debye Model）和爱因斯坦模型（Einstein Model），并对比它们对固体比热容随温度变化的预测，特别是低温下 $C_v propto T^3$ 行为的物理根源。热导率的概念也将被引入，探讨声子散射机制，包括声子-声子（Umklapp processes）、声子-电子散射。 第四部分：磁性与输运现象（Magnetism and Transport Phenomena） 固体中的电子不仅决定了电学特性，也构成了磁性的来源。同时，进一步探究电子在电场和磁场下的输运行为，是理解高级电子器件的基础。 磁性基础： 我们从朗之万顺磁理论出发，回顾经典磁化现象。随后，重点转向量子力学描述的磁性：泡利不相容原理导致的抗磁性（Diamagnetism）和顺磁性（Paramagnetism）。磁性的核心——电子的自旋角动量——将被引入，详细讨论居里顺磁理论。随后，我们将深入探讨铁磁性（Ferromagnetism）的起源，特别是交换相互作用（Exchange Interaction）在导致自发磁化中的决定性作用，以及平均场理论（Mean-Field Theory）的成功与局限。反铁磁性和亚铁磁性也将被简要介绍。 输运理论： 电导率和电阻率的宏观描述必须从微观的输运理论中导出。本书将使用玻尔兹曼输运方程（Boltzmann Transport Equation）来描述电子在受到外部场和杂质散射影响下的分布函数演化。通过分析弛豫时间近似（Relaxation Time Approximation），我们可以推导出适用于金属和半导体的电导率公式。霍尔效应（Hall Effect）的详细分析将展示如何通过测量横向电压来确定载流子浓度和符号。 第五部分：超越周期性：缺陷与非晶态（Beyond Periodicity: Defects and Amorphous States） 完美的晶体在现实中并不存在。材料的性能往往由缺陷和非晶态结构所主导。 晶体缺陷的物理学： 我们将对点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷进行分类和详细分析。空位和间隙原子的热力学形成能将得到讨论。对于位错，我们将阐述它们如何成为塑性形变（例如金属的屈服和加工硬化）的驱动机制，并简要介绍位错运动与材料强度的关系。 非晶态固体与玻璃态： 与周期性的晶体结构形成鲜明对比，非晶态物质（如玻璃）缺乏长程有序。我们将探讨描述无序系统的统计工具，并讨论电子在无序势场中的局域化现象（如Anderson Localization）。非晶态固体的结构弛豫过程和玻璃化转变温度（Tg）的概念也将被引入，以理解这些材料的特殊粘弹性行为。 --- 本书的结构设计旨在引导读者从最基本的晶格几何，到量子力学的应用，再到宏观现象的解释，形成一个完整且连贯的知识体系。强调理论框架的普适性，而非特定材料的细节，是本书的核心教学理念。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

这本书的配套资源和习题设计，是其作为优秀教材的又一铁证。一套物理教材的价值，很大程度上取决于其习题的质量，而这本书在这方面表现得非常平衡。习题大致分为三类：第一类是概念性的复习题，旨在巩固对核心定义的理解，它们大多篇幅短小，能快速检验基础知识的掌握程度；第二类是计算性的演练题，它们大多围绕书本中的经典模型展开，要求读者进行完整的公式推导和数值计算，这部分是真正锻炼解题能力的核心；而最让我受益匪浅的是第三类，也就是那些“开放式”或“探究式”的思考题。这些题目往往要求读者将书中介绍的知识点应用到书本未明确讨论的延伸现象上，例如，要求学生分析掺杂对晶格振动谱的影响，或者探讨某种新型二维材料的潜在物理性质。正是这些具有挑战性和启发性的习题，迫使我跳出书本的框架，主动去查阅文献，真正将知识内化为自己的能力，这才是高等物理学习的精髓所在。总而言之，这是一本兼具理论深度、教学艺术和实用性的固体物理学精品。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我之前尝试过几本市面上的经典教材，它们要么过于侧重于纯理论的推导，导致我读完后依然抓不住物理图像；要么就是内容过于分散，缺乏一个贯穿始终的叙事主线。这本书的叙事方式非常独特，它更像是一本“发现之旅”的记录。作者并非将知识点堆砌起来，而是通过一系列精心设计的实验现象作为“线索”，引导我们去探究其背后的物理机制。比如，在引入能带理论时，他们是从介绍导体、半导体和绝缘体在不同温度下的电阻率差异这一经典实验现象出发的，然后逐步引入布洛赫定理和周期性边界条件，最终自然而然地导出了能带结构的概念。这种“问题驱动”的学习路径，极大地激发了我的好奇心和主动思考的欲望。书中对德鲁德模型、霍尔效应的经典处理，也做到了既严谨又不失趣味性，那些复杂的数学表达式后面，总能找到清晰的物理意义注解。我特别喜欢它对半导体PN结的描述，图文并茂地展示了空间电荷区的形成过程，那种细节的把握，让复杂的半导体器件原理变得触手可及。这本书的编写者显然是真正理解如何“教”物理的教育家，而非仅仅是“做”物理的科学家。

评分☆☆☆☆☆

这本关于固体物理学的入门读物，简直就是我大学物理生涯的一场及时雨！我过去对晶体结构、布拉维格子这些概念总是感到云里雾里，书本上的公式推导也常常让我望而却步。然而，这本书的作者似乎深谙初学者的痛点，他们没有急于抛出复杂的数学模型，而是花了大篇幅用非常直观的图示和类比来解释核心概念。例如，他们在讲解倒易空间时，并不是直接给出傅里叶变换的定义，而是构建了一个关于“波纹”在晶格中传播的生动场景，让我瞬间明白了动量与倒易矢量的内在联系。更让我印象深刻的是，书中对不同类型的晶体缺陷的讨论，从点缺陷到线缺陷，再到面缺陷，每一种缺陷的形成机制和对材料宏观性质（如导电性、机械强度）的影响，都阐述得层层递进，逻辑清晰得仿佛在听一位经验丰富的老教授娓娓道来。这本书的阅读体验非常顺畅，它成功地架设起了一座从经典物理到量子力学在固体中应用的坚实桥梁，让我不再惧怕面对那些看似深奥的物理定律，而是开始对其内在的美感和规律感到兴奋。我敢说，对于任何想要系统性地建立固体物理学基础的理工科学生来说，这本书的价值远超其定价。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和装帧设计，简直是阅读体验的加分项。在如今充斥着电子屏幕的时代，手捧一本印刷精良的物理教材，本身就是一种享受。纸张的质感很好，墨迹清晰，即便是长时间面对那些密集的公式和图表，眼睛也不会感到过分的疲劳。尤其值得称赞的是那些插图部分，它们不仅仅是教科书式的示意图，很多都带有艺术设计感，色彩的运用也恰到好处，完美地突出了关键的物理概念——例如，在讨论晶格振动（声子）时，不同波矢的原子位移图谱被设计得极具动态感，让人一眼就能捕捉到纵波和横波的区别。此外，书中对历史背景的穿插叙述也做得相当到位，偶尔跳出纯粹的公式，介绍一下布拉维、德鲁德或布洛赫等科学家的贡献和他们所处的时代背景，为冰冷的物理定律增添了一丝人情味。这让阅读过程不再是枯燥的知识灌输，而更像是一场穿越时空的学术漫游。我认为，一本好的教材，其物理内容固然重要，但优秀的物理呈现方式，同样不可或缺，这本书在这方面做得非常出色。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，当我开始深入阅读关于磁性材料和超导性的章节时，感到了一丝挑战，但这本书的处理方式令人称道。对于这些相对前沿且理论深度较高的内容，作者没有选择简单地“降维处理”而牺牲掉准确性，而是巧妙地引入了必要的近似和简化的模型作为切入点。例如，在处理铁磁性时，朗道方程的引入虽然需要一定的线性代数基础，但作者在前置章节中已经铺垫好了必要的矢量运算知识。更妙的是，它引入了“平均场理论”这一强大的工具，使得原本复杂的相互作用问题得以简化，帮助读者迅速建立起对磁畴形成和自发磁化的基本图像。对于超导现象，它从宏观的迈斯纳效应开始，然后引入BCS理论的核心思想——库珀对，书中对费米面附近电子配对的解释，虽然是高度抽象的，但作者借助量子力学的基本概念，一步步引导读者理解配对势的意义，这种循序渐进的深度拓展，有效地避免了初学者在接触高深理论时产生的挫败感。这本书的深度是渐进式的，它让你在感到舒适的同时，又被轻轻地推向了知识的前沿。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆