目錄
前言
第1章 倒易空間與晶體衍射 1
1.1 倒易點陣 1
1.1.1 倒易點陣與傅里葉變換 1
1.1.2 正、倒格子之間的關系 3
1.2 晶面間距、晶面夾角和晶帶定理 5
1.2.1 晶面間距 5
1.2.2 晶面夾角 10
1.2.3 晶帶定理 10
1.3 布里淵區(qū) 11
1.3.1 布里淵區(qū)的概念 11
1.3.2 幾種常見晶格的布里淵區(qū) 12
1.4 晶體衍射 14
1.4.1 衍射理論 14
1.4.2 勞厄衍射方程與布拉格反射方程 17
1.4.3 埃瓦爾德反射球 20
習題 22
第2章 晶格振動與晶體的熱學性質 23
2.1 晶格振動的基礎理論 23
2.1.1 一維簡單晶格振動的情形 23
2.1.2 一維復式晶格振動的情形 28
2.1.3 聲學波和光學波 30
2.1.4 三維晶格的振動 31
2.2 晶格振動的能量量子—聲子 35
2.2.1 聲子 35
2.2.2 長波聲子 37
2.3 確定晶格振動譜的實驗方法 39
2.3.1 光子非彈性散射 40
2.3.2 中子非彈性散射 42
2.4 晶格振動譜及晶格振動模式密度 44
2.4.1 晶格振動譜的對稱性 44
2.4.2 典型晶體晶格振動譜的特征 44
2.4.3 晶格振動的模式密度 46
2.5 固體熱容 49
2.5.1 固體熱容的基本物理意義 49
2.5.2 固體的熱容理論 50
2.6 晶格的狀態(tài)方程與晶體的熱膨脹 59
2.6.1 晶格的自由能 59
2.6.2 晶格的狀態(tài)方程 60
2.6.3 用格林艾森近似晶體狀態(tài)方程討論晶體的熱膨脹 61
2.6.4 用勢能曲線討論晶體的熱膨脹 63
2.7 晶體的熱傳導 64
2.7.1 晶體的熱傳導概述 64
2.7.2 聲子與聲子碰撞的N過程、U過程 65
習題 68
第3章 金屬自由電子論基礎 70
3.1 德魯德-洛倫茲的經典自由電子理論 70
3.1.1 德魯德-洛倫茲電子 70
3.1.2 經典自由電子理論的成功與失敗 71
3.2 量子力學的基本理論 75
3.2.1 微觀粒子的狀態(tài)和波函數 76
3.2.2 薛定諤方程 79
3.3 索末菲的量子自由電子理論 82
3.3.1 索末菲自由電子氣的能量狀態(tài) 83
3.3.2 自由電子的能級密度 89
3.4 費米統(tǒng)計與電子氣的費米能量 91
3.4.1 費米分布函數 91
3.4.2 電子氣的費米能量 93
3.5 自由電子氣的熱容量和金屬電導率 100
3.5.1 自由電子氣的熱容量 100
3.5.2 金屬電導率 103
3.6 功函數與接觸電勢 105
3.6.1 功函數 105
3.6.2 接觸電勢 108
習題 109
第4章 固體能帶理論 111
4.1 布洛赫定理 112
4.1.1 布洛赫波函數 113
4.1.2 量子力學中的算符 113
4.1.3 力學量的平均值及測量值 117
4.1.4 布洛赫定理推導 118
4.1.5 波矢k的取值與物理意義 120
4.2 一維克勒尼希-彭尼模型* 121
4.2.1 克勒尼希-彭尼模型的嚴格解 122
4.2.2 能帶和能隙 127
4.3 求解薛定諤方程的近似方法 128
4.3.1 定態(tài)微擾理論的基本思想 128
4.3.2 變分法求近似的基本思想 132
4.4 周期性勢場中的近自由電子近似 135
4.4.1 一維周期性勢場中電子運動的近自由電子近似 135
4.4.2 三維周期性勢場中電子運動的近自由電子近似 143
4.4.3 布里淵區(qū)和能帶 147
4.5 緊束縛近似 148
4.5.1 緊束縛近似模型與微擾計算 148
4.5.2 緊束縛近似計算的簡單例子 151
4.5.3 緊束縛近似計算的其他例子 155
4.6 能級密度與費米面 160
4.6.1 能級密度 160
4.6.2 費米面 164
習題 169
第5章 固體電導理論基礎 171
5.1 晶體中電子的準經典運動 171
5.1.1 布洛赫電子運動的速度 171
5.1.2 晶體電子的加速度及有效質量 175
5.2 電場作用下電子的運動 180
5.2.1 恒定電場作用下電子的運動 180
5.2.2 導體、絕緣體與半導體 183
習題 189
主要參考書目 191
固體物理學題解書目 192
推薦進一步閱讀的書目 193
基本物理常數 194