固体物理学

目录
第1章 晶体结构和晶体衍射 1
1.1 晶体的周期性结构 2
1.1.1 点阵和基元 2
1.1.2 简单格子（布喇菲格子）与复式格子 3
1.1.3 原胞和基矢 3
1.1.4 威格纳-赛兹原胞 4
1.2 几种典型的晶体结构 6
1.2.1 简单立方 6
1.2.2 面心立方 6
1.2.3 体心立方 7
1.2.4 几种重要的复式格子 8
1.3 密堆积结构和配位数 11
1.3.1 密堆积结构 11
1.3.2 典型晶体结构的配位数 13
1.3.3 致密度 13
1.4 晶列与晶向指数、晶面与晶面指数 14
1.4.1 晶列、晶向与晶向指数 14
1.4.2 晶面与晶面指数、米勒指数 14
1.4.3 六角晶体中晶面族的米勒指数 15
1.5 晶体的对称性 16
1.5.1 对称性和对称操作 16
1.5.2 晶格周期性对转轴度数的限制 18
1.5.3 基本的对称操作 19
1.5.4 晶体的微观对称性 23
1.6 七大晶系和十四种布喇菲格子 25
1.7 倒格子和布里渊区 28
1.7.1 倒格子的定义 28
1.7.2 倒格子与正格子之间的关系 30
1.7.3 布里渊区（倒格子的原胞） 32
1.8 X射线衍射和晶体结构的实验确定 36
1.8.1 晶体中X射线的衍射方程 37
1.8.2 原子散射因子和几何结构因子 44
习题 49
第2章 晶体的结合 54
2.1 结合力和结合能的一般性质 54
2.1.1 晶体的结合力和结合能 54
2.1.2 晶体结合力的来源 56
2.1.3 晶体的物理特征量 57
2.2 五种基本的晶体结合类型 58
2.2.1 离子结合与离子晶体 59
2.2.2 范德瓦耳斯结合与分子晶体 71
2.2.3 共价结合与共价晶体 77
2.2.4 金属结合与金属晶体 82
2.2.5 氢键结合与氢键晶体 83
2.2.6 混合键晶体 87
习题 92
第3章 晶体中的缺陷 94
3.1 缺陷的分类 94
3.1.1 点缺陷的形成及类型 94
3.1.2 热缺陷的统计数目和缺陷数目测量 98
3.1.3 色心 102
3.1.4 线缺陷 105
3.1.5 面缺陷 113
3.2 晶体中粒子的扩散过程和离子晶体的导电性 116
3.2.1 晶体中粒子的扩散过程 116
3.2.2 离子晶体的导电性 120
习题 122
第4章 晶格振动和晶体的热学性质 124
4.1一维晶格的振动 124
4.1.1一维简单格子 125
4.1.2一维复式格子 129
4.2周期性边界条件 133
4.3三维晶格的振动 135
4.3.1 三维晶格振动方程 135
4.3.2 三维晶格振动的波矢数目和频率数目 136
4.3.3 三维晶格振动谱的表示方法 138
4.4 模式密度 139
4.5 简正振动和格波的量子理论 141
4.5.1 晶格的简正振动 141
4.5.2 格波的量子理论和声子的概念 146
4.6 晶体的热学性质 148
4.6.1 固体比热的爱因斯坦模型 150
4.6.2 固体比热的德拜模型 152
4.6.3晶体的非简谐效应 156
4.7晶体的物态方程 161
4.8 声子振动谱的测量方法 163
习题 165
第5章 金属自由电子论 167
5.1 德鲁特经典自由电子气模型 167
5.1.1 对欧姆定律的微观解释 169
5.1.2 自由电子气的比热 170
5.1.3 对维德曼-弗兰兹定律的微观解释 171
5.1.4 经典自由电子气模型的缺陷 172
5.2 索末菲自由电子气模型 172
5.2.1 金属自由电子气的能态密度 173
5.2.2 电子气的费米能量 177
5.2.3 化学势与温度关系 183
5.3 自由电子气的比热 186
5.4 金属的电导率和欧姆定律 189
5.5 金属的热传导 191
5.6 电子在磁场中的运动 193
5.6.1 朗道能级 193
5.6.2 朗道能级的简并度 195
5.6.3 磁场中电子的能态密度 196
5.6.4 德哈斯-范阿尔芬效应 197
5.6.5 霍尔效应 201
习题 207
第6章 固体能带理论 209
6.1 周期性势场和布洛赫电子 210
6.1.1布洛赫波 212
6.1.2 能带的三种表示方法 216
6.2 近自由电子近似 218
6.2.1 一维周期势作为微扰 219
6.2.2 一维简并微扰 223
6.2.3 三维情况 227
6.3 紧束缚近似 231
6.3.1 紧束缚近似能带结构计算 231
6.3.2 立方晶体的能带和有效质量 236
6.4 布洛赫电子的等能面和能态密度 241
6.4.1 布洛赫电子的等能面 241
6.4.2 布洛赫电子的能态密度 242
6.5 布洛赫电子的准经典运动 243
6.5.1 布洛赫电子的平均速度 243
6.5.2 布洛赫电子的加速度及有效质量 246
6.6 固体导电性能的能带理论解释 251
6.6.1 满带和不满带对电流的贡献 251
6.6.2 绝缘体、导体、半导体和半金属 252
6.6.3 近满带和空穴的概念 255
习题 257
参考书目及主要参考文献 260
常用基本物理常量 264
书中用到的主要公式及方程 265
正文索引 272
元素周期表