Introduction to Solid-State Theory pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:

作者:Madelung, Otfried/ Taylor, B. C. (TRN)

出品人:

页数:508

译者:

出版时间:

价格:129

装帧:

isbn号码:9783540604433

丛书系列:

图书标签:

• 固体物理
• 凝聚态物理
• 晶体结构
• 能带理论
• 半导体物理
• 电子态
• 量子力学
• 材料科学
• 物理学
• 固体理论

固体物理导论：一种宏观与微观交织的视角 书籍信息： 书名： 固体物理导论 (Introduction to Solid-State Theory) 作者： （请自行填入作者姓名，此为示例） 出版社： （请自行填入出版社信息） 页数： 约 850 页 目标读者： 物理学、材料科学、电子工程及相关领域高年级本科生、研究生及研究人员。 --- 导言：探寻物质的集体行为 固体，我们日常生活中最普遍的物质形态，其宏观性质——如硬度、导电性、光学响应乃至超导特性——无不根植于原子或分子在空间中的周期性排列与电子间的复杂相互作用。本书旨在提供一个严谨且深入的理论框架，用以理解这些集体行为的微观起源。我们不着眼于特定材料的实验数据罗列，而是专注于构建和应用描述晶体结构、能带、激发态及输运现象的普适性物理模型。 本书的组织结构遵循由简入繁的逻辑，首先建立起描述完美晶体的基本数学和物理工具，随后逐步引入真实的复杂性，如晶格缺陷、磁性以及低维系统。我们力求在理论的深度与教学的可达性之间取得平衡，强调物理图像的构建，而非单纯的数学推导。 --- 第一部分：晶体结构与晶格动力学——静止的骨架与微小的振动 本部分奠定了固体物理分析的基础。我们首先从晶体学的几何学出发，详细阐述了周期性系统的定义、布拉菲点阵、晶体基矢的选择、倒易空间的概念及其与衍射现象（如X射线衍射）的深刻联系。此处重点在于理解如何利用群论的语言精确描述晶体的对称性，这对于后续理解能带结构至关重要。 随后，我们将视角转向原子核的集体运动，即晶格振动（声子）。我们从一维原子链的哈密顿量入手，通过引入周期性边界条件，推导出声子的概念及其色散关系。重点讨论了声子比热容的理论模型，包括德拜模型的精确推导和其在低温下的物理意义。更进一步，本书深入探讨了三维晶体中的声子谱结构，包括声学支和光学支，并详细阐述了声子-电子、声子-声子相互作用的微扰理论框架，为理解热输运和电阻机制打下基础。 --- 第二部分：电子理论与能带结构——量子力学的核心应用 固体物理的核心挑战在于如何处理数以亿计的电子。本部分聚焦于电子在周期势场中的行为。 我们首先引入布洛赫定理，这是描述电子在完美晶格中运动的基石。在此基础上，我们系统地分析了近自由电子模型和紧束缚模型，并详细比较了它们在描述金属和绝缘体能带结构时的适用范围和局限性。 理论分析的重点集中于电子的能带结构计算。本书详细阐述了如何利用薛定谔方程在周期势场中求解，并引入了晶体动量的概念及其守恒律。为了处理更复杂的体系，我们引入了赝势理论，解释了如何将真实的离子实势简化为对价电子影响显著的弱势。书中还专门辟章节讨论了费米能级、布里渊区的几何结构，以及有效质量的概念，这直接关联到材料的电学特性。 --- 第三部分：电子的输运、激发态与统计力学 在确定了能带结构后，第三部分着眼于电子如何响应外部场以及系统的热力学性质。 我们从固体的磁性开始，区分了顺磁性、抗磁性和铁磁性。书中通过对朗之万方程和居里-外斯定律的推导，阐释了这些现象的微观机制，并简要讨论了更复杂的反铁磁和亚铁磁序。 随后，内容转向电子的输运性质。本书系统地应用玻尔兹曼输运方程来描述电子在电场和温度梯度下的运动。重点推导了电导率、热导率以及霍尔效应的理论表达式。我们详细分析了散射机制，区分了由晶格振动（声子）和杂质导致的电阻贡献，并探讨了动量弛豫时间的概念。 在统计描述方面，本书深入探讨了费米-狄拉克统计在描述电子系统中的应用，以及波色-爱因斯坦统计在描述声子和磁振子等玻色子激发态中的作用。 --- 第四部分：超越完美晶体——缺陷、激发与低维系统 完美晶体模型提供了基础框架，但真实材料的性质往往受限于非周期性结构和集体激发。 本部分首先处理晶格缺陷对电子结构和宏观性质的影响。我们分析了点缺陷（如空位和间隙原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）的物理图像，并探讨了杂质原子引入的局部能级对半导体导电性的决定性作用。 接着，本书转向描述集体激发态。我们引入了极化激元的概念，探讨了光与物质的相互作用。书中详细分析了激子（电子-空穴对）的形成与性质，这对于理解半导体光学吸收至关重要。 最后，为了应对现代材料科学的挑战，本书提供了对低维系统的理论概述。这包括对二维电子气（2DEG）中朗道能级的深入分析，以及其在量子霍尔效应中体现的拓扑特性。书中对表面态和界面效应进行了初步的理论探讨，强调了尺寸效应如何改变传统的体材料物理规律。 --- 总结与展望 《固体物理导论》的目标是使读者不仅能理解已有的理论模型，更能具备运用这些工具分析新型固体现象的能力。本书的理论推导严密，侧重于物理图像的构建，避免了对复杂数值方法的过度依赖，致力于培养读者将宏观现象归结于微观量子力学原理的能力。书中丰富的概念性讨论和严谨的数学处理，确保了读者在步入前沿研究领域前，拥有坚实的理论基础。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆