固体物理学{重排本} pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

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　　《固体物理学（重排本）》是黄昆教授关于固体物理学方面的经典著作，在物理学领域有着广泛的影响，通过本次的重新编排校对，该书将作为物理学经典著作予以传承。

内容简介

　　《固体物理学（重排本）》由作者根据他1964年以前在北京大学讲授固体物理学时的讲义手稿修改而成。曾由高等教育出版社1966年排版、人民教育出版社1979年付印，侧重于基础性和普遍意义较大的内容。这一次重新出版，另由夏建白院士对照其保留的当年的听黄昆先生讲讲课的笔记，特增加了书上没有列入而课上讲到过的部分内容，更能再现黄昆先生讲课的精湛、透彻和深刻，以满足广大年青学者的需要。

作者简介

　　黄昆（1919—2005），中国固体物理学和半导体物理学的奠基人之一，杰出的教育家，中国科学院院士、瑞典皇家科学院外籍院士、第三世界科学院院士。1941年毕业于燕京大学，1944年获西南联大硕士学位，1948年获英国布列斯托大学博士学位。1948—1951年任英国利物浦大学博士后研究员，1947—1952年与玻恩合著《晶格动力学理论》。1951—1977年任北京大学物理系教授，1977—1983年任中国科学院半导体研究所所长，1983—2005年任名誉所长。曾获2001年度国家最高科学技术奖、1995年度何梁何利基金科学与技术成就奖。

目录

目 录
引言 固体物理学发展概况
第一章 晶体的几何
1-1 晶格及其周期性
1-2 晶向、晶面和它们的标志
1-3 晶体的宏观对称和点群
1-4 晶格的对称性
1-5 X射线衍射方法
1-6 中子衍射和电子衍射
第二章 晶体的结合
2-1 晶体的基本结合形式
2-2 原子的负电性
2-3 元素和化合物晶体结合的规律性
2-4 结合能
第三章 相图
3-1 固体相
3-2 两相平衡并存的准静态相变
3-3 三相平衡并存与共晶和包晶转变
3-4 相转变过程的实例
3-5 固溶体的混合熵和自由能
3-6 有限和连续固溶体
3-7 高温熔化和共晶相图
第四章 晶体中的缺陷和扩散
4-1 多晶体和晶粒间界
4-2 位错
4-3 空位、间隙原子的运动和统计平衡
4-4 扩散和原子布朗运动
4-5 离子晶体中的点缺陷和离子性导电
第五章 晶格振动和晶体热学性质
5-1 简正振动和量子热容量理论
5-2 爱因斯坦和德拜理论
5-3 双原子链的振动
5-4 三维晶格的振动
5-5 晶格的状态方程和热膨胀
5-6 晶格的热传导
第六章 能带论
6-1 一维周期场中电子运动的近似分析
6-2 三维周期场中的电子运动
6-3 布洛赫函数和简约波矢
6-4 能态密度和X射线谱
6-5 原子能级和能带间的联系———紧束缚近似
6-6 准经典运动
6-7 导体、绝缘体和半导体的能带论
第七章 金属电子论
7-1 费米统计和电子热容量
7-2 功函数和接触电势
7-3 分布函数和玻尔兹曼方程
7-4 弛豫时间近似和电导率的公式
7-5 各向同性弹性散射和弛豫时间
7-6 晶格散射和电导
7-7 金属的输运性质
第八章 半导体电子论
8-1 概述
8-2 半导体能谱和载流子
8-3 半导体电子的费米统计分布
8-4 电导和霍尔效应
8-5 p-n结
8-6 半导体的应用
第九章 固体的磁性
9-1 原子磁性
9-2 一般固体磁性概述
9-3 顺磁性的统计理论和顺磁性盐
9-4 铁磁性
9-5 反铁磁性和亚铁磁性
第十章 固体的介电性
10-1 弹性偶极子的强迫振动
10-2 电子极化
10-3 离子极化
10-4 介电弛豫
第十一章 超导电的基本现象和基本规律
11-1 超导体的基本电磁学性质
11-2 伦敦的电磁学方程
11-3 超导转变和热力学
索引

前言/序言

现代凝聚态物理：从微观到宏观的电子世界 作者：[此处留空，代表这是一本非特定作者的综合性教材或专著] 本书概述： 本书旨在为读者提供一个全面、深入且结构严谨的现代凝聚态物理学导论。我们聚焦于理解固体材料的宏观物理性质如何从其微观的电子结构和晶格动力学中涌现出来。全书内容涵盖了经典固体物理学的基石，并系统地引入了现代研究中的关键概念和前沿进展，特别是与拓扑材料、强关联电子系统以及超导现象相关的最新理论框架。本书的叙述风格力求清晰、逻辑严密，避免不必要的数学推导冗余，强调物理图像的建立与直观理解。 第一部分：晶体结构与电子的周期性 本部分奠定理解固体物理的基础，重点解析了晶体周期性对电子行为的决定性影响。 第一章：晶体学基础与对称性 我们将从晶体学定义出发，详细讨论布拉维点阵、晶体结构的分类（如密堆积、体心立方、面心立方）及其对应的布里格点群。对称性分析是理解材料性质的基石，本章将深入探讨点群和空间群在晶体结构描述中的核心作用，并引入倒易点阵（Reciprocal Lattice）的概念，为后续的能带理论做铺垫。倒易空间是描述晶体衍射现象和电子波矢的自然舞台。 第二章：电子的近独立粒子模型——能带理论的建立 这是凝聚态物理的“阿基米德点”。本章首先回顾布洛赫定理（Bloch's Theorem）的数学形式及其物理意义，即电子在周期势场中的本征态是平面波与晶格周期性乘积的形式。我们将详细讨论能带（Energy Bands）的形成机制，重点解析布洛赫能量 $E(mathbf{k})$ 与波矢 $mathbf{k}$ 的关系。通过能带结构图，读者将直观理解金属、绝缘体和半导体的本质区别——费米面（Fermi Surface）的位置。我们还将介绍布里渊区（Brillouin Zone）的几何构造及其在电子态描述中的重要性。 第三章：能带的精确求解方法与应用 本章转向计算工具和近似方法。我们将探讨求解薛定谔方程在晶体势场中的实用方法，包括紧束缚法（Tight-Binding Method）如何有效地描述局域化的电子态，以及近自由电子模型（Nearly Free Electron Model）如何解释能带在布里渊区边界的微小分裂（例如，形成带隙的机制）。此外，本书会简要介绍更精确的计算方法，如平均场近似（Mean-Field Approximation）和密度泛函理论（Density Functional Theory, DFT）的基本原理，展示现代计算物理如何预测和解释新材料的电子性质。 第二部分：晶格振动与热学性质 固体并非静止不动，原子核的集体振动——声子（Phonons）——是理解材料热学、光学和电学输运特性的关键。 第四章：晶格动力学与声子谱 本章专注于晶格振动的经典处理。通过对一维和三维晶格的谐振子模型分析，推导出声子的色散关系（Dispersion Relation）。我们将区分声学支（Acoustic Branches）和光学支（Optical Branches），并理解它们在声波传播和热容中的不同贡献。声子的概念不仅局限于晶格振动，它也是描述电子-声子相互作用的基础。 第五章：热学性质与输运 基于声子理论，本章探讨固体的热学特性。我们将推导德拜模型（Debye Model）来计算低温下的晶格热容 $C_V propto T^3$，并将其与经典爱因斯坦模型进行对比，以理解量子效应在低温下的主导作用。此外，本章还将简要涉及热导率（Thermal Conductivity）的微观图像，即热量如何通过声子波包的传播进行输运。 第三部分：电子输运、相互作用与多体效应 当系统包含大量相互作用的电子时，描述变得复杂，需要引入新的概念来处理集体行为和集体激发。 第六章：自由电子的输运性质 本章回归到电子运动，但从统计物理学的角度审视。在金属中，我们使用德鲁德模型（Drude Model）作为起点，引入弛豫时间（Relaxation Time）来描述电子的散射过程。随后，通过费米液体理论的视角，将经典图像提升到量子图像，讨论电子散射的物理限制（如费米面上的散射）。本章还将详细阐述霍尔效应（Hall Effect）和磁阻（Magnetoresistance）的经典与量子图像。 第七章：平均场理论与电子的相互作用 粒子间的库仑相互作用是凝聚态物理的核心难题。本章介绍如何用平均场近似来处理这种复杂性，例如利用Hartree-Fock方法来修正晶格势场中电子间的排斥效应。随后，我们将引入朗道（Landau）的费米液体理论框架，该理论是描述复杂金属行为的有力工具，它将相互作用的电子系统映射为一个具有“准粒子”（Quasiparticles）的费米子系统。 第八章：磁性材料的微观起源 本章探讨电子的内禀角动量——自旋——如何导致宏观磁性。我们将从泡利不相容原理和洪特规则出发，解释铁磁性、反铁磁性和顺磁性的起源。重点分析海森堡模型（Heisenberg Model）和交换相互作用（Exchange Interaction）的物理机制，理解磁矩如何协同排列或反平行排列。对棘轮磁体（Ferromagnets）和反铁磁体的分子场理论（Mean Field Theory for Magnetism）的讨论，将帮助读者建立从微观耦合到宏观磁畴的桥梁。 第四部分：新兴领域与前沿专题 本部分将视角转向近几十年来凝聚态物理取得突破性进展的领域。 第九章：超导电性：配对与拓扑 本书将超导现象视为一种宏观量子现象。我们将从现象学回顾伦敦方程和迈斯纳效应（Meissner Effect）开始，随后深入到BCS理论的核心。BCS理论对电子间的吸引相互作用（通过声子媒介）以及库珀对（Cooper Pairs）的形成机制进行了精妙的描述。本章还将展望高温超导和铁基超导中的非传统机理，并简要介绍超导体的拓扑性质。 第十章：低维系统与拓扑物态 本章聚焦于维度降低带来的新奇物理。二维电子气（2DEG）中的量子霍尔效应（Quantum Hall Effect）——包括整数和分数量子霍尔效应——展示了拓扑不变量在物理学中的强大威力。我们将详细讨论拓扑绝缘体（Topological Insulators）的概念，阐明其“体态绝缘，边缘导电”的特性如何由时间反演对称性保护，并讨论拓扑半金属（如狄拉克和外尔半金属）的特性。 结论：未来展望 总结本书的核心物理图像，并展望凝聚态物理的未来研究方向，包括强关联电子系统中的新奇相变、量子计算中的凝聚态物理应用，以及功能性材料的设计与调控。 本书特点： 结构逻辑严密： 从最基本的晶格周期性出发，逐步引入相互作用和集体激发。 强调物理图像： 避免繁琐的代数推导，力求用清晰的物理图像解释复杂现象。 覆盖前沿： 确保对拓扑物理和强关联系统的介绍与当前科研热点接轨。 适用性广： 适合作为高等物理专业本科高年级或研究生入门的教材。