固體物理簡(jiǎn)明教程

前言

40年前，當(dāng)我們還是復(fù)旦大學(xué)物理系本科生的時(shí)候，謝希德和方俊鑫兩位先生就為我們首次開(kāi)設(shè)了“固體物理”這門課程，只是當(dāng)時(shí)還沒(méi)有正式出版的教材。不久，在20世紀(jì)60年代初，上海科學(xué)技術(shù)出版社出版了兩位先生編著的《固體物理學(xué)》（上、下兩冊(cè)）;后來(lái)，在改革開(kāi)放之初又由同一出版社出版了方俊鑫、陸棟兩位先生主編的《固體物理學(xué)》（上、下兩冊(cè)）。幾十年來(lái)，復(fù)旦大學(xué)物理系一直沿用這兩套《固體物理學(xué)》教材，為培養(yǎng)一批又一批的本科生發(fā)揮了不可磨滅的作用。迄今，它們?nèi)圆皇闃O有價(jià)值的教學(xué)參考用書(shū)。然而，隨著時(shí)間走向新的世紀(jì)，固體物理學(xué)課程的教學(xué)在新的歷史條件下已面臨前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，也碰到了許多難以回避的新情況、新問(wèn)題。一方面，由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要，越來(lái)越多的理科非物理專業(yè)的畢業(yè)生，以及工科類、師范類有關(guān)專業(yè)的學(xué)生要求掌握必要的固體物理學(xué)的知識(shí);而這方面的知識(shí)又主要表現(xiàn)為通曉固體的物理性質(zhì)，了解固體物理學(xué)的概念與規(guī)律，卻不要求熟悉各種繁瑣復(fù)雜的理論計(jì)算方法。另一方面，過(guò)去沿用的固體物理學(xué)的教材要求學(xué)生有比較廣博深厚的統(tǒng)計(jì)物理和量子力學(xué)的基礎(chǔ)，而隨著近年來(lái)教育改革的深入，特別是實(shí)行寬口徑培養(yǎng)有創(chuàng)新精神的學(xué)生的方針，學(xué)生選課靈活性大為增加;對(duì)相當(dāng)一部分學(xué)生來(lái)說(shuō)“四大力學(xué)”已非必選課程，使得許多學(xué)生傳統(tǒng)基礎(chǔ)理論課的修讀時(shí)數(shù)明顯減少。這就相應(yīng)地使現(xiàn)有的固體物理學(xué)教材的某些內(nèi)容，由于缺少必要的前設(shè)課程的理論準(zhǔn)備，而顯得過(guò)于艱深而難以掌握。加上自方俊鑫、陸棟主編的《固體物理學(xué)》教材出版以來(lái)的近20年間，作為凝聚態(tài)物理核心的固體物理學(xué)學(xué)科本身又有了迅猛的、極具特色的發(fā)展，也需要使新世紀(jì)的建設(shè)者有所了解。這些新出現(xiàn)的情況使得重新編寫(xiě)一本適合于非物理專業(yè)學(xué)生（包括部分未修讀“四大力學(xué)”的物理專業(yè)的學(xué)生）學(xué)習(xí)的固體物理學(xué)教材的必要性日益明顯。這就是促使我們編寫(xiě)本書(shū)的緣由所在。在本書(shū)中我們力求避免繁瑣的數(shù)學(xué)推演，而著重固體性質(zhì)和固體物理規(guī)律的闡述。即使為此必須應(yīng)用數(shù)學(xué)方法也力求予以簡(jiǎn)化，甚至有時(shí)只列出結(jié)果，以便深化概念、突出物理。對(duì)于近年來(lái)重大的前沿性發(fā)展，我們盡可能以本科生易于接受的形式予以介紹。多年從事低溫、超導(dǎo)研究的邱經(jīng)武教授在百忙中為本書(shū)撰寫(xiě)了第九章超導(dǎo)電性，對(duì)此我們深致謝忱。恩師謝希德院士40年前親手將我們領(lǐng)進(jìn)固體物理學(xué)的科學(xué)殿堂以來(lái)一直未間斷過(guò)對(duì)我們的關(guān)心和指導(dǎo)，包括對(duì)本書(shū)的編寫(xiě)也多次給予了熱情的關(guān)注，并慨然答允為本書(shū)撰寫(xiě)序言。不料就在本書(shū)定稿之際，她病重不起，終于駕鶴西去，給我們留下了永久的遺憾。我們?cè)副緯?shū)能化作一瓣心香，禱祝我們敬愛(ài)的老師謝希德教授在天之靈。

內(nèi)容概要

　  《普通高等教育十一五國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材：固體物理簡(jiǎn)明教程》介紹固體物理的基本知識(shí)，包括晶體結(jié)構(gòu)、晶體中原子和電子的運(yùn)動(dòng)、晶體結(jié)合等，并在此基礎(chǔ)上敘述固體的機(jī)械、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、超導(dǎo)電性等物理性質(zhì)。《固體物理簡(jiǎn)明教程》注意吸納近年來(lái)有關(guān)領(lǐng)域的最新成就，同時(shí)盡量避免繁瑣的數(shù)學(xué)推演，而著重物理原理的闡述?！? 《普通高等教育十一五國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材：固體物理簡(jiǎn)明教程》可作為綜合性大學(xué)非物理專業(yè)和工科、師范類院校的本科基礎(chǔ)課程“固體物理”的教材，亦可作為物理類專業(yè)本科生、研究生及有關(guān)領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)工作者的參考用書(shū)。

作者簡(jiǎn)介

蔣平,1938年11月生，江蘇省如皋市人。1993年4月任復(fù)旦大學(xué)物理系教授，1994年任博士生導(dǎo)師,歷任上海市物理學(xué)會(huì)理事、秘書(shū)長(zhǎng)，長(zhǎng)期從事固體物理的教學(xué)和理論研究。20世紀(jì)70年代進(jìn)行無(wú)定型半導(dǎo)體的理論研究，80年代開(kāi)展半導(dǎo)體表面吸附和金屬表面結(jié)構(gòu)的理論研究，90年代進(jìn)行介觀物理的理論研究。在國(guó)內(nèi)外權(quán)威、核心學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文70余篇。合作編寫(xiě)出版《群論及其在物理學(xué)中的應(yīng)用》、 《固體物理簡(jiǎn)明教程》、 《大學(xué)物理簡(jiǎn)明教程》、 《大學(xué)物理核心概念和題例詳解》、 《固體物理學(xué)》，合譯出版《表面和薄膜的分析基礎(chǔ)》。曾獲國(guó)家教委科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)兩項(xiàng)、上海市教學(xué)成果三等獎(jiǎng)一項(xiàng)。徐至中,1938年9月生，浙江省寧波市人。復(fù)旦大學(xué)物理系教授。1964年畢業(yè)于復(fù)旦大學(xué)物理系半導(dǎo)體理論研究班。從事教學(xué)及科研工作35年，主要擔(dān)任《固體物理學(xué)》、《固體理論》等課程教學(xué)，并從事半導(dǎo)體表面、界面的理論研究。在國(guó)內(nèi)外核心刊物上發(fā)表論文74篇。著有《固體物理學(xué)習(xí)題解答》，合著出版《半導(dǎo)體物理》、《固體物理簡(jiǎn)明教程》、 《固體物理學(xué)》，并參與編寫(xiě)《簡(jiǎn)明物理學(xué)詞典》、《固體物理學(xué)簡(jiǎn)明詞典》、 《固體物理學(xué)大辭典》和《自然科學(xué)簡(jiǎn)明手冊(cè)》等。曾獲國(guó)家教委科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、上海市普通高校教育成果二等獎(jiǎng)及第二屆全國(guó)普通高校優(yōu)秀計(jì)算機(jī)輔助教育軟件二等獎(jiǎng)。

書(shū)籍目錄

第一章晶體結(jié)構(gòu)1.1布拉菲格子1.2幾種典型的晶格結(jié)構(gòu)1.3晶體的宏觀對(duì)稱性1.4晶列指數(shù)與晶面密勒指數(shù)1.5晶系1.6倒格子1.7二維晶體結(jié)構(gòu)1.8確定晶體結(jié)構(gòu)的方法第二章晶體中的電子和聲子2.1布洛赫定理2.2布里淵區(qū)2.3克龍尼克潘尼問(wèn)題2.4許可帶與禁帶2.5一維布拉菲格子的晶格振動(dòng)2.6一維復(fù)式格子的晶格振動(dòng)2.7聲子第三章外場(chǎng)作用下晶體電子的運(yùn)動(dòng)3.1晶體中電子的速度3.2電子在外電場(chǎng)作用下的加速度，有效質(zhì)量，等能面3.3導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體，布洛赫振蕩，空穴3.4金屬的電導(dǎo)3.5霍爾效應(yīng)第四章固體的熱學(xué)性質(zhì)4.1電子氣的狀態(tài)密度4.2電子氣的費(fèi)米能級(jí)4.3電子氣的熱容4.4固體的熱容4.5愛(ài)因斯坦模型4.6德拜模型4.7固體的熱膨脹4.8固體的熱傳導(dǎo)第五章固體的機(jī)械性質(zhì)5.1固體的結(jié)合類型5.2晶體的彈性5.3范性形變和滑移5.4滑移與位錯(cuò)5.5晶體中的其他缺陷第六章半導(dǎo)體中的電子過(guò)程6.1半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)6.2雜質(zhì)6.3載流子統(tǒng)計(jì)6.4半導(dǎo)體的輸運(yùn)特性6.5熱載流子效應(yīng)6.6非平衡載流子6.7pˉn結(jié)和晶體管6.8金屬氧化物半導(dǎo)體（MOS）結(jié)構(gòu)第七章固體的介電性質(zhì)及光學(xué)性質(zhì)7.1介電常數(shù)及極化率7.2各種固體的介電性質(zhì)7.3光學(xué)常數(shù)與介電常數(shù)7.4非線性光學(xué)7.5帶間躍遷光吸收7.6激子的光吸收7.7雜質(zhì)及缺陷的光吸收7.8自由電子的光吸收7.9晶格吸收光譜7.10喇曼光譜7.11固體光發(fā)射7.12受激發(fā)射及激光第八章固體的磁性8.1磁化率及固體磁性材料的分類8.2朗之萬(wàn)順磁性8.3朗之萬(wàn)逆磁性8.4泡利順磁性及朗道逆磁性8.5鐵磁性8.6反鐵磁性及亞鐵磁性8.7自發(fā)磁化的局域電子模型及巡游電子模型8.8自旋波8.9磁共振8.10自旋極化8.11巨磁電阻第九章超導(dǎo)電性9.1超導(dǎo)電現(xiàn)象9.2超導(dǎo)電理論9.3超導(dǎo)隧道效應(yīng)9.4高溫超導(dǎo)體9.5超導(dǎo)電的應(yīng)用第十章低維體系的電子性質(zhì)10.1MOS反型層異質(zhì)結(jié)與量子阱中的二維電子氣10.2量子霍爾效應(yīng)10.3超晶格的電子微帶10.4點(diǎn)接觸量子化電導(dǎo)與電子波導(dǎo)10.5蘭道爾公式10.6量子點(diǎn)和單電子隧穿10.7介觀體系中的AB效應(yīng)10.8量子器件主要參考書(shū)目附錄一基本物理常量、保留單位及其標(biāo)準(zhǔn)值附錄二元素周期表

章節(jié)摘錄

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編輯推薦

本書(shū)介紹固體物理的基本知識(shí)，包括晶體結(jié)構(gòu)、晶體中原子和電子的動(dòng)動(dòng)、晶體結(jié)合等，并在此基礎(chǔ)上敘述固體的機(jī)械、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、超導(dǎo)電性等物理性質(zhì)。本書(shū)注意吸納近年來(lái)有關(guān)領(lǐng)域的最新成就，同時(shí)盡量避免繁瑣的數(shù)學(xué)推演，而著重物理原理的闡述。本書(shū)可作為綜合性大學(xué)非物理專業(yè)和工科、師范類院校的本科基礎(chǔ)課程“固體物理”的教材，亦可作為物理類專業(yè)本科生、研究生及有關(guān)領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)工作者的參考用書(shū)。

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