具体描述
This text provides a comprehensive overview of the physical characteristics of polymers from random polymer chains and the statistical concepts of a gaussian chain to crystalline polymers and their kinetics. The main part of the book is concerned with the different physical states and phenomena which are characteristic of polymers. A summary of the most important experimental methods in polymer physics is included. Each chapter provides the reader with problems, for which solutions are given at the end of the book.
凝聚态物理学中的经典与前沿：从晶体到无序系统 书名：凝聚态物理学导论：晶体结构、电子行为与相变 内容简介： 本书旨在为读者提供一个全面而深入的凝聚态物理学基础框架，内容涵盖了从经典的晶体结构理论到现代复杂材料中出现的各种奇异现象。本书的重点在于建立扎实的理论基础，并通过一系列精选的物理模型和实验案例，揭示物质在宏观尺度下所展现出的丰富多样的集体行为。 第一部分：晶体物理学的基石 本书伊始，我们将从最基本的层面——晶体结构——入手。晶体是凝聚态物质的理想模型，其周期性排列赋予了材料独特的物理性质。我们将详细探讨布拉维点阵、晶体学符号（如米勒指数）以及晶体的点群和空间群分类。重点将放在理解晶体的点对称性和宏观力学性能之间的关系，例如弹性常数的确定和晶体缺陷对材料强度的影响。 随后，我们将深入到电子在周期势场中的运动。布洛赫定理是理解固体电子能带结构的核心工具。我们将使用紧束缚近似和近自由电子模型来构建简单的能带结构图，并解释绝缘体、半导体和导体的区别如何由费米能级和能带填充情况决定。晶格振动，即声子，是另一个关键概念。我们将使用牛顿定律和晶格动力学来推导出色散关系，并计算晶体的比热容，对比经典的杜隆-珀蒂定律与更精确的德拜模型。这一部分的内容为理解电子与晶格相互作用（如电子-声子耦合）奠定了必要的基础。 第二部分：电子输运与低维系统 在理解了理想晶体的能带结构后，我们将转向描述电子的输运性质。德鲁德模型虽然简单，但能有效解释金属的电导率和霍尔效应。在此基础上，本书将引入玻尔兹曼输运方程，用以更精确地描述杂质散射、声子散射对电阻率温度依赖性的贡献。磁场下的输运现象，如磁阻效应，也将被详细分析。 随着材料科学的进步，研究的焦点逐渐扩展到低维系统。在二维材料（如石墨烯或二维过渡金属硫化物）中，电子的运动受到极大的限制。我们将探讨有效质量的概念，以及如何使用薛定谔方程在特定几何约束下求解能级。对于量子点和量子阱等零维和一维结构，我们将用量子限制效应来解释其光学和电学性质如何随尺寸发生显著变化。 第三部分：相变与有序态物理 凝聚态物理的魅力很大程度上体现在物质的相变现象上。我们将系统地介绍统计物理在相变研究中的应用。朗道平均场理论是理解自发对称性破缺的标准工具，我们将用它来分析铁磁性、铁电性和超导性等现象的宏观描述。 平均场理论的局限性促使我们引入更精确的方法，如重整化群（RG）理论。RG理论提供了一种强大的框架来理解临界现象，解释了为什么不同系统在临界点附近会表现出普适的标度律。我们将通过2D伊辛模型来展示RG方法的威力，并讨论其在确定临界指数中的关键作用。 第四部分：超越周期的世界：无序与复杂系统 许多重要的功能材料并非完美的晶体，无序是理解玻璃、非晶态半导体和高分子材料的关键。我们将探讨无序对电子态的影响，介绍安德森局域化理论，解释电子波函数如何在强无序势场中被局域化，从而导致材料的绝缘性。对于非晶态材料的结构描述，我们将引入径向分布函数（RDF）和局域结构描述。 强关联电子系统是凝聚态物理中最具挑战性的前沿领域之一。在这些系统中，电子之间的库仑相互作用不能被忽略。我们将介绍Hubbard模型作为描述电子强关联行为的基本模型，并讨论它在解释金属-绝缘体转变（Mott转变）和高温超导电性起源方面的尝试与进展。 最后，本书将触及拓扑物理的最新进展。拓扑绝缘体和拓扑半金属的概念，它们具有受保护的、拓扑学决定的边界态，代表了凝聚态物理学中一个革命性的方向。我们将从布洛赫能带的拓扑不变量（如陈数）角度，解释这些新材料的独特导电机制，并展望其在低功耗电子学和量子计算中的潜在应用。 本书面向物理学、材料科学和工程学的高年级本科生和研究生，旨在提供坚实的理论深度和对当代研究热点的前瞻性理解。通过对这些核心概念的深入探讨，读者将能够掌握分析和预测复杂凝聚态系统性质的必要工具。
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