高等固体物理(基泰尔)Su9
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固体物理书籍推荐
固体物理书籍推荐固体物理作为物理专业的一门基础课程，对以后从事物理科研有着重要的意义。
根据我的了解，给大家推荐一些书。
中文书籍：1、黄昆原著韩汝琦改编，《固体物理学》，高等教育出版社，1988.2、阎守胜著，《固体物理基础》(第二版)，北京大学出版社，2003.3、陆栋、蒋平、徐至中著，《固体物理学》，上海科学技术出版社，2003.另外中文书籍还有：谢希德、方俊鑫著，《固体物理学》，上海科学技术出版社，1961方俊鑫、陆栋著，《固体物理学》（上下册），上海科学技术出版社，1980.蒋平、徐至中著，《固体物理简明教程》(第二版)，复旦大学出版社，2007.顾秉林、王喜坤著，《固体物理学》，清华大学出版社，1989徐毓龙、阎西林著，《固体物理》，西安电子科技大学出版社，1990朱建国、郑文琛、郑家贵、孙小松、王洪涛著，《固体物理学》，高等教育出版社，2005陈长乐著，《固体物理学》(第二版)，高等教育出版社，2007王矜奉著，《固体物理教程》(第三版)，山东大学.2003.吴代鸣著，《固体物理习题详解》，吉林人民出版社，1983.黄波、聂承昌著《固体物理学问题和习题》，国防工业出版社，1988.徐至中著，《固体物理学习题解答》，上海科学技术文献出版社，1989.王矜奉著，《固体物理概念题和习题指导》，山东大学.2001.张永德主编，《固体物理及物理量测量》(物理学大题典⑦) ，科学出版社，2005. 英文书籍1、Charles Kittel ，《Introduction to Solid State Physics》(8th Ed)，John Wiley and Sons, Inc., 2004.2、Neil W.Ashcroft and N David Mermin, 《Solid State Physics》，Holt Rinehart & Winston，1976.3、G. Grosso and G. P. Parravicini ，《Solid state physics 》,Academic Press ,2000.4、J. R. Hook and H. E. Hall,《Solid State Physics》(2nd,Ed), Wiley,1995.英文书籍还有：Philip Phillips，《Advanced Solid State Physics》，Westview Press，2002.S Doniach and EH Sondheimer，《Green's functions for solid state physicists》,Imperial College Press,1998.Max Wagner,《Unitary transformations in solid state physics》，Elsevier Science Ltd,1986Yuri M. Galperin，《Introduction to Modern Solid State Physics》，lecture note。
高等固体物理(基泰尔)su9.1
四、Mott转变 考虑一个由其价电子只有一个ns电子的原子（如
Na）所结合成的晶体。根据能带理论，其价电子能
带是半满的，因此晶体为金属导体 设想保持晶体结构不变，使原子间距不断增大， 能带逐渐变窄 当晶格常数很大，晶格中原子间的相互作用可以忽 略时， ns能带就退化为孤立原子的ns能级。而在孤立原 子极限下，每个原子都是电中性的，电子被束缚在原子 周围，是相当局域化的
金属－绝缘体转变
在一定条件下，金属和绝缘体可以相互转变 一、纳米金属的量子尺寸效应 对于宏观大小的晶体，电子的能级是准连续的。
根据自由电子论，在费米面附近电子的能态密度为
3N N E 0 2 EF
0 F
2 2/3 0 2 费米能： EF 3 n 2m
当粒子的大小从宏观尺度减小到纳米尺度时，金属
间电子波函数的重叠积分，原子间距越小，电子波函数
的重叠就越多，所形成的能带就越宽 在高压下，原子间距变小，就有可能出现能带的重 叠，从而实现绝缘体向金属的转变
实验发现，在足够高的压强下，许多非导体材料 可以实现价带与导带的重叠，而表现出金属导电性的 特征，材料的电阻率可降低几个数量级，同时电阻率 的温度系数也由负值变为正值，材料也呈现出典型的 金属光泽。 例如：在33 GPa下可使Xe的5p能带与6s能带的发生重
在纳米块体材料中，存在大量的晶粒间界。而在 晶粒间界，原子的排列偏离周期性排列，晶粒尺寸越
小，在晶粒间界的原子数就越多，对电子运动的散射
就越强 粒间界的散射是造成纳米金属高电阻的主要原因 纳米金属块体的电阻可以看成是由两部分组成： 晶粒电阻 界面电阻
当晶粒尺寸大于电子的平均自由程时，晶粒内对电
叠，实现金属化转变
这种与能带是否交叠相对应的金属－绝缘体转变 称为Wilson转变
高等固体物理学
高等固体物理学固体物理作为凝聚态物理学中最大的分支，以固体特别是原子排列具有周期性结构的晶体为对象，基本任务是从微观上解释固体物质的宏观物理性质、构成物质的各种粒子的运动形态及其相互关系，是物理学中内容极丰富、应用极广泛的分支学科。
最近几十年来，由于新的实验条件和技术以前所未有的速度发展和进步，新材料不断涌现，因此不断开拓出固体物理新的研究领域。
同时，固体物理学的成就和实验手段对电子技术、计算技术以至整个信息产业、化学物理、催化学科、生命科学、地学等的影响日益增长，正在形成许多新的交叉学科。
对于经济和社会乃至人类日常生活具有革命性的影响。
本书对固体物理前沿的许多重要课题给出了简明的介绍，以清晰的教学方式提供了该领域已经得到很好确立的基础的背景材料。
把导论性的介绍与不断更新的高等论题成功地整合在一起，相关领域的研究生与高水平的研究人员将会从中受益并引起广泛的兴趣。
而对于希望对当代固体物理巨大的挑战得到一些概览的其他领域的学者也很有价值。
全书内容共分16章：1.导言；2.无相互作用电子气；3.BornOppenheimer近似；4.二次量子化；5.HatreeFock近似；6.相互作用电子气；7.金属中的局域磁矩；8.局域磁矩的淬火：近藤问题；9.屏蔽与等离子体激元；10.玻色化；11.电子-晶格相互作用；12.金属中的超导电性；13.无序：定域与例外；14.量子相变；15.量子Hall效应及其它拓扑态；16.强耦合电子：莫特性（Mottness）。
本书把传统主题与现代进展有机地结合在一起的写作风格是其它书籍很少见到的。
它的内容清新、广泛，行文清晰，且容易理解，是高等固体物理学的一部很有价值的参考书。
基泰尔. 固体物理导论. 参考文献
基泰尔. 固体物理导论. 参考文献一、概述1. 介绍固体物理学的重要性和研究对象2. 引出本文主要内容二、基泰尔固体物理导论概述1. 基泰尔的学术背景和成就2. 《固体物理导论》的出版历史和影响三、固体物理导论的主要内容1. 原子结构和晶体学1) 原子的结构和性质2) 晶体的分类和性质2. 晶格振动和声学性质1) 晶格振动的基本理论2) 固体中的声波传播3. 电子结构和导电性1) 原子的电子结构2) 固体中的电子行为与导电性4. 磁性与磁介质1) 磁性材料的分类与特性2) 磁介质的应用与研究5. 绝缘体和半导体1) 绝缘体与半导体的性质对比2) 半导体材料与器件的发展四、《固体物理导论》的学术贡献1. 对固体物理学的理论框架和实验研究的影响2. 在教学和科研领域的地位和价值五、结论1. 总结基泰尔的《固体物理导论》对固体物理学研究的重要性和影响2. 展望固体物理学领域的未来发展方向参考文献基泰尔. 固体物理导论. Springer-Verlag出版社. 1986.六、基泰尔固体物理导论概述基泰尔（Charles Kittel）是一位美国著名的物理学家，生于1916年。
他曾在伯克利加州大学任教并从事磁性物理学、凝聚态物理学等领域的研究工作。
基泰尔教授是固体物理学领域的权威专家，他在磁性、声子、电子结构等方面的研究成果丰硕，对固体物理学的发展做出了杰出贡献。
《固体物理导论》是基泰尔教授于1953年首次出版的著作，其后多次修订，成为固体物理学领域最为权威和经典的教材之一。
这部著作系统全面地介绍了固体物理学的基本理论和方法，对研究者和学习者有着重要的指导意义。
《固体物理导论》对于推动固体物理学的研究和教学有着深远的影响，被誉为固体物理学领域的“圣经”。
七、固体物理导论的主要内容1.原子结构和晶体学《固体物理导论》首先介绍了固体物理学的基本概念和原子结构的特点。
基泰尔教授深入浅出地阐述了原子结构的基本理论，包括原子核和电子的构成，以及原子的能级和轨道结构。
高等固体物理(基泰尔)例题
i 0
U G1 G0 E E1(0) U G1 G2 U G1 G3 0 (0) U G2 G0 U G2 G1 E E2 U G2 G3 U G3 G0 U G3 G1 U G3 G2 E E3(0)
O O nmax (max ) 0.222
E
O min
3.94 10 eV
2
n (
O min
O min
) 0.278
声学波频率的声子数目
A Emax 1.97 102 eV
A A nmax (max ) 0.876
二维正方格子
单原子晶体 德拜近似（连续弹性介质声学波近似）： 二维：两支声学格波（一纵、一横） 两种极化方式 色散关系：线性 ＝vk 总模式数：2N 对于倒空间，k值密度：（L/2）2 对每种偏振模式：N=（L/2）2(k2） 模式密度：D()=dN/d 德拜温度： 晶格比热：
势能的平均值
势能的平均值
令
2 a2 b 函数的第n个傅里叶系数
第一个带隙宽度
E g1 2V1
2 a 3 m 2 3 m 2 2 第二个带隙宽度
8b 2
E g 2 2V2
a2 2 2 m m 16 2
2
b2
例题 用紧束缚近似求出面心
立方晶格和体心立方晶格s态 原子能级相对应的能带 函数 面心立方晶格 —— s态原子能级相对应的能带函数
—— s原子态波函数具有球对称性
—— 任选取一个格点为原点 —— 最近邻格点有12个
O
12个最邻近格点的位置
O
—— 类似的表示共有12项
—— 归并化简后得到面心立方s态原子能级相对应的能带
U G1 G0 E E1(0) U G1 G2 U G1 G3 0 (0) U G2 G0 U G2 G1 E E2 U G2 G3 U G3 G0 U G3 G1 U G3 G2 E E3(0)
O O nmax (max ) 0.222
E
O min
3.94 10 eV
2
n (
O min
O min
) 0.278
声学波频率的声子数目
A Emax 1.97 102 eV
A A nmax (max ) 0.876
二维正方格子
单原子晶体 德拜近似（连续弹性介质声学波近似）： 二维：两支声学格波（一纵、一横） 两种极化方式 色散关系：线性 ＝vk 总模式数：2N 对于倒空间，k值密度：（L/2）2 对每种偏振模式：N=（L/2）2(k2） 模式密度：D()=dN/d 德拜温度： 晶格比热：
势能的平均值
势能的平均值
令
2 a2 b 函数的第n个傅里叶系数
第一个带隙宽度
E g1 2V1
2 a 3 m 2 3 m 2 2 第二个带隙宽度
8b 2
E g 2 2V2
a2 2 2 m m 16 2
2
b2
例题 用紧束缚近似求出面心
立方晶格和体心立方晶格s态 原子能级相对应的能带 函数 面心立方晶格 —— s态原子能级相对应的能带函数
—— s原子态波函数具有球对称性
—— 任选取一个格点为原点 —— 最近邻格点有12个
O
12个最邻近格点的位置
O
—— 类似的表示共有12项
—— 归并化简后得到面心立方s态原子能级相对应的能带
固体物理学—课程介绍
12
商业网站
网易公开课 搜狐课堂 / 新浪公开课 / 优酷公开课 /open
13
其他学习资源
（） （维基英文版） 科学网论坛 小木虫论坛
complex forms of matter, in particular to liquid
crystals and polymers".
“founding father of soft matter”27
固体与晶体
橡胶
石蜡
➢ A crystal or crystalline solid is a solid material whose constituent atoms, molecules, or ions are arranged in an ordered pattern extending in all three spatial dimensions. ➢ In addition to their microscopic structure, large crystals are usually identifiable by their macroscopic geometrical shape, consisting of flat faces with specific, characteristic orientations.
31
晶体的外形与微观结构
32
单晶冰糖和多晶冰糖
/AMuseum/crystal/index.html 33
身边的多晶体
硬币
alloy
瓷器
高岭土
石头
螺钉
上釉
1200℃
陶器
粘土
石头
800-1000℃ /AMuseum/crystal/index.html
商业网站
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13
其他学习资源
（） （维基英文版） 科学网论坛 小木虫论坛
complex forms of matter, in particular to liquid
crystals and polymers".
“founding father of soft matter”27
固体与晶体
橡胶
石蜡
➢ A crystal or crystalline solid is a solid material whose constituent atoms, molecules, or ions are arranged in an ordered pattern extending in all three spatial dimensions. ➢ In addition to their microscopic structure, large crystals are usually identifiable by their macroscopic geometrical shape, consisting of flat faces with specific, characteristic orientations.
31
晶体的外形与微观结构
32
单晶冰糖和多晶冰糖
/AMuseum/crystal/index.html 33
身边的多晶体
硬币
alloy
瓷器
高岭土
石头
螺钉
上釉
1200℃
陶器
粘土
石头
800-1000℃ /AMuseum/crystal/index.html
兰州大学博士研究生招生考试参考书目
《数学物理方程》桂子鹏，康盛亮编著.上海:同济大学出版社，1987.9
《数学物理方程》严镇军编.--合肥:中国科学技术大学出版社，1989.12
连续介质力学《应用连续介质力学》杜庆华，郑百哲著.--北京:清华大学出版社，1986.10
《张量和连续介质力学》戴天明著--沈阳:辽宁大学出版社，1986.4
《细胞生物学》郑国錩主编，高教出版社，1990版
分子细胞生物学进展《细胞生物学》翟中和主编，高等教育出版社，第四版，2011
《植物分子生物学》Clavk主编，顾红雅等译，高教出版社1998
《分子克隆实验指南》[美]萨姆布鲁克等，科学出版社
医学分子细胞生物学《医学细胞生物学》（第3版/研究生），杨恬主编，人民卫生出版社，2014版
《清代循化厅藏族聚居区之权力机制》，杨红伟著，高等教育出版社，2015版
民族学概论《民族学概论》高永久著，南开大学出版社，2009年版
《中国少数民族通论》杨建新著，民族出版社，2009年版
《文化人类学》[美]威廉.A.哈维兰著，上海社会科学院出版社，2006年版
《文化人类学理论学派》夏建中著，中国人民大学出版社，1997年版
《数值计算方法》（上、下册）林成森编著.北京:科学出版社，1998.3
工程流体力学《工程流体力学》归柯庭，汪军，王秋颖编.--北京:科学出版社，2003
《工程流体力学》李持久主编.--北京:机械出版社，1980
高等结构力学《弹性力学》（上、下册），徐芝伦编，高等教育出版社，1990年第三版；
《结构力学教程》(上册)，龙驭球、包世华主编，高等教育出版社，1991年版；
高等土力学《高等土力学》，龚晓南著，地质出版社，2001年第三版。
构造地质学《构造地质学》，徐开礼等著，地质出版社，1993年第二版。
《数学物理方程》严镇军编.--合肥:中国科学技术大学出版社，1989.12
连续介质力学《应用连续介质力学》杜庆华，郑百哲著.--北京:清华大学出版社，1986.10
《张量和连续介质力学》戴天明著--沈阳:辽宁大学出版社，1986.4
《细胞生物学》郑国錩主编，高教出版社，1990版
分子细胞生物学进展《细胞生物学》翟中和主编，高等教育出版社，第四版，2011
《植物分子生物学》Clavk主编，顾红雅等译，高教出版社1998
《分子克隆实验指南》[美]萨姆布鲁克等，科学出版社
医学分子细胞生物学《医学细胞生物学》（第3版/研究生），杨恬主编，人民卫生出版社，2014版
《清代循化厅藏族聚居区之权力机制》，杨红伟著，高等教育出版社，2015版
民族学概论《民族学概论》高永久著，南开大学出版社，2009年版
《中国少数民族通论》杨建新著，民族出版社，2009年版
《文化人类学》[美]威廉.A.哈维兰著，上海社会科学院出版社，2006年版
《文化人类学理论学派》夏建中著，中国人民大学出版社，1997年版
《数值计算方法》（上、下册）林成森编著.北京:科学出版社，1998.3
工程流体力学《工程流体力学》归柯庭，汪军，王秋颖编.--北京:科学出版社，2003
《工程流体力学》李持久主编.--北京:机械出版社，1980
高等结构力学《弹性力学》（上、下册），徐芝伦编，高等教育出版社，1990年第三版；
《结构力学教程》(上册)，龙驭球、包世华主编，高等教育出版社，1991年版；
高等土力学《高等土力学》，龚晓南著，地质出版社，2001年第三版。
构造地质学《构造地质学》，徐开礼等著，地质出版社，1993年第二版。
固体物理导论基泰尔
固体物理导论基泰尔
固体物理（基泰尔）导论是一门研究固体物质的基本性质和行为
的学科。
它涵盖了固体物质的结构、晶体学、物理性质以及与固体中
的电子和声子相关的现象。
该学科的目标是深入理解固体物理学的原则，并应用它们来解释和预测固体材料的行为。
固体物理导论基于基本定律和量子力学原理，探讨了原子和分子
如何在固体中组合成结晶结构，以及固体结构如何与其物理性质相互
关联。
在这门学科中，我们学习了晶体学的基本概念和方法，包括点
阵结构、晶胞和布拉伐格点。
我们还研究了晶体中的缺陷和扩散问题，以及固体中的晶格振动和声子特性。
固体物理导论还包括对固体中的电子行为的研究。
我们研究了固
体中的能带结构、导电性和磁性等现象，并探讨了电子在固体中的输
运性质。
我们还研究了金属、绝缘体和半导体等不同类型的固体以及
它们的性质。
固体物理导论基泰尔的一个重要应用领域是材料科学和工程。
通
过深入了解固体物理的原理，我们可以设计和合成具有特定性质的新
材料，并优化现有材料的性能。
例如，在电子器件和能源存储领域，
我们可以利用对固体中电子行为的理解来设计更高性能的材料。
总之，固体物理导论基泰尔是一门重要的学科，它研究了固体物
质的基本性质和行为，并为我们理解和应用材料科学提供了基础。
通
过学习固体物理导论，我们能够探索和理解固体世界中的奇妙现象，
并为解决现实世界中的问题做出贡献。
基泰尔固体物理导论pdf
基泰尔固体物理导论pdf全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：《基泰尔固体物理导论》是一本深入浅出、详实全面的固体物理教材，涵盖了固体物理学的基础知识和重要理论。
本书以清晰易懂的语言阐述了固体的基本特性、晶体结构、物理性质以及固体物理学的各种理论模型和实验方法，为学习者提供了理论知识和实践技能的完整指南。
在《基泰尔固体物理导论》中，读者将了解到固体是由原子或离子组成的，在空间中有规则的周期性排列形成了晶体结构，而这种结构决定了固体的物理性质。
作者从最基本的晶体结构开始讲起，介绍了几何晶体学的概念和原理，例如晶体的对称性、点阵、晶胞等。
接着讲解了固体的晶格缺陷、热学性质、电学性质、磁学性质等内容，全面掌握固体物理学的基本理论。
本书的独特之处在于将理论知识与实际应用相结合，通过各种案例分析和实验技术的介绍，帮助读者更深入地理解固体物理学的概念和原理。
书中还包含大量的习题和实例，有助于读者巩固所学知识，提高解题能力。
无论是作为固体物理学的教材还是作为自学的工具，都非常实用和可靠。
通过学习《基泰尔固体物理导论》，读者将对固体物理学有一个全面深入的了解，能够从微观角度理解固体的性质和行为，为进一步学习和研究提供了坚实的基础。
这本书不仅适合物理专业的学生和研究人员，也适合对固体物理学感兴趣的读者阅读，是一部不可多得的精彩之作。
第二篇示例：《基泰尔固体物理导论》是一本经典的固体物理学教材，由基泰尔（Kittel）教授撰写。
该书系统地介绍了固体物理学的基本概念和理论，为学生和研究者提供了深入理解固体物理学的良好基础。
固体物理学是物理学的一个重要分支，研究固体物质的结构、性质和行为。
固体物理学的发展对理解材料的性能和应用至关重要，广泛应用于半导体器件、材料科学、凝聚态物理等领域。
在《基泰尔固体物理导论》中，基泰尔教授首先介绍了晶体结构和对称性的基本概念。
晶体是固体物质中最常见的形态，其结构具有高度有序性和周期性。
基泰尔固体物理导论第二版答案
基泰尔固体物理导论第二版答案1、17．影视剧中，为了防止演员受伤，砸向演员的道具石头一般是用泡沫塑料制成的。
将小石块和道具石头分别放在调节好的天平左右盘，横梁静止后的情景如图所示。
下列说法正确的是（）[单选题] *A．道具石头的质量比小石块的质量大B．道具石头的密度比小石块的密度大C．质量相同时，道具石头的体积比小石块的体积小D．体积相同时，道具石头的质量比小石块的质量小(正确答案)2、53．下列实例中不能用光的直线传播解释的是（）[单选题] *A．水中倒影(正确答案)B．手影的形成C．日食和月食D．小孔成像3、曾侯乙编钟是我国古代的一种打击乐器，如图所示。
青铜编钟按钟体大小依次悬挂，可以演奏出美妙的乐曲。
下列关于编钟的说法，正确的是（）[单选题]A.编钟正在发声，但不一定在振动B.编钟钟体越小，发出声音的音调越高(正确答案)C.编钟钟体越大，发出声音的响度越大D.编钟可以奏出美妙的音乐，但不会产生噪声4、下列说法正确的是（）*A.一定质量的理想气体，放热的同时外界对其做功，其内能可能减少(正确答案)B.单晶体有固定的熔点，多晶体和非晶体没有固定的熔点C.热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体(正确答案)D.当分子间的距离增大时，分子之间的引力和斥力均同时减小，而分子势能一定增大5、B.对于一定质量的理想气体，当分子热运动变剧烈时，压强可以不变(正确答案)C.熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增大的方向进行(正确答案)D.由于液体表而分子间距离大于液体内部分子间的距离，所以液体表面具有收缩的趋势(正确答案)答案解析：分子距离为平衡距离时分子势能最小【判断题】骑自行车下坡时，若遇到紧急情况要刹车，为安全起见，不能只刹住前轮。
[判断题] *6、当绝缘棒接触验电器的金属球时箔片张开，说明绝缘棒带正电[判断题] *对错(正确答案)答案解析：金属箔片张开是由于箔片带同种电荷，无法确定具体带正电还是负电7、35．已知甲液体的密度ρ甲＝5g/cm3，乙液体的密度ρ乙＝2g/cm3，现在取一定量的甲乙液体混合，混合液体的密度为3g/cm3，液体混合前后总体积保持不变，则所取甲乙体积比V甲：V乙＝（）[单选题] *A．5：2B．2：5C．1：2(正确答案)D．2：18、95．小明家的厨房里有一个恰好能装下1kg水的玻璃瓶子，现有汽油、酒精和硫酸三种液体，它能够装下1kg的哪种液体（）（已知ρ汽油＜ρ酒精＜ρ水＜ρ硫酸）[单选题] *A．汽油B．酒精C．硫酸(正确答案)D．都能装下9、人潜水的深度不能太大，这是因为大气压随着水的深度的增加而增大[判断题] *对错(正确答案)答案解析：液体压强随着水的深度的增加而增大10、司机驾车时必须系安全带，这是为了防止向前加速时惯性带来的危害[判断题] *对错(正确答案)答案解析：防止刹车时惯性带来的危害11、错磁悬浮列车是利用同名磁极相互排斥，增大列车与地面的摩擦[判断题] *对错(正确答案)答案解析：磁悬浮列车是利用同名磁极相互排斥或者异名磁极相互吸引，让车和轨道分离，减小摩擦12、65．卢瑟福用α粒子（带正电）轰击金箔实验为现代原子理论打下了基础，如图线条中，可能是α粒子在该实验中的运动轨迹，能说明原子核带正电且质量较大的是（）[单选题] *A. aB. bC. cD．d(正确答案)13、下列物体中,质量约为2×105mg的是（）[单选题] *A. 一颗图钉B. 一本初二物理课本(正确答案)C. 一张课桌D. 一支黑水笔14、下列选项中符合安全用电要求的是（）[单选题]A．用湿手拨动空气开关B．电线的绝缘皮破损时应及时更换(正确答案)C．在未断开电源开关的情况下更换灯泡D．把用电器的三脚插头改为两脚插头接在两孔插座上使用15、73．铝的密度是木头的5倍，质量相同的铝块和木块，它们的体积之比为1：4，则下列说法正确的是（）[单选题] *A．铝块和木块一定都是空心的B．铝块和木块一定都是实心的C．木块一定是空心的D．铝块一定是空心的(正确答案)16、47．夏天刚从冰箱中取出冰棒后，发现以下四种现象：①冰棒上粘着“白粉”；②剥去纸后冰棒会冒出“白雾”；③冰棒放进茶杯后，一会儿杯的外壁就会“出汗”；④冰棒放进嘴里变成“糖水”。
基泰尔固体物理导论pdf
基泰尔固体物理导论pdf基泰尔固体物理导论是一本非常重要的教材，它以简洁明了的方式介绍了固体物理学的基础知识和理论。
本书系统地阐述了固体的结构、电子结构、磁性、光学性质等方面。
通过对基础理论的深入讨论和实例的详细说明，读者可以全面了解和掌握固体物理学的核心概念和研究方法。
首先，基泰尔固体物理导论详尽地介绍了固体的结构。
它从晶体结构的基本概念出发，引导读者了解不同晶体结构的特征和分类方法。
通过图文并茂的解释，读者可以直观地了解到晶格常数、晶体面、晶体点阵等概念。
此外，本书还详细介绍了非晶体、多晶体等其他结构类型，使读者对不同结构类型的固体有更加全面的认识。
其次，基泰尔固体物理导论还深入剖析了固体的电子结构。
它从带隙理论出发，讲解了固体的导电性和绝缘性。
通过理论模型和实例分析，读者可以了解到电子能带理论、费米能级、能带隙等重要概念。
同时，本书还介绍了波函数、布洛赫定理等量子力学原理在固体物理中的应用。
这些内容的讲解，有助于读者全面掌握固体电子结构的基本原理。
此外，基泰尔固体物理导论还详细讨论了固体的磁性和光学性质。
本书首先介绍了自发磁化、顺磁性、反磁性等磁性现象的理论解释。
接着，它详细讨论了固体的磁性相变和磁性材料的应用。
在光学性质方面，本书从电磁波理论出发，解释了固体对光的吸收、散射、折射等现象。
通过大量的实例和图表，读者可以更好地理解固体的磁性和光学性质的原理和应用。
最后，基泰尔固体物理导论还提供了丰富的习题和解答，帮助读者巩固所学知识。
这些习题既包括理论推导题，又包括实例分析题，涵盖了固体物理的不同方面。
通过解答这些习题，读者可以检验自己对固体物理学的掌握程度，同时也可以加深对理论原理的理解。
总的来说，基泰尔固体物理导论是一本生动、全面、有指导意义的教材。
它通过详细的理论讲解、实例分析和习题练习，帮助读者全面掌握固体物理学的基础知识和研究方法。
无论是从事固体物理学研究的学者，还是对固体物理学感兴趣的普通读者，都可以从这本教材中受益匪浅。
基泰尔固体物理-第1章晶体结构
第一章
晶体结构
第一章
晶体结构
（４）转动反演 通过过某定点的轴把点阵先 转动2π /ｎ，再进行中心反演， 相应的转动轴称为ｎ重转动反演 轴，用符号ｎ表示，ｎ只可能取 1、2、3、4、6。
第一章
晶体结构
（５）转动反映 绕通过某一定点的转轴 将点阵先转动2π /ｎ，接着 对垂直于转轴的平面作镜面 反映。
绪 论
不能根据固体的外形特点来判断 一种固体是否是晶体，应当根据固 体内部原子排列的规律性来判断一 种固体是否是晶体。若一种固体在 微观大范围内（微米数量级）原子 的排列是有规律的、周期性的则称 为晶体，反之则不是晶体。
绪 论
晶体有单晶和多晶之分，若将晶体分 裂成尺寸为微米数量级的颗粒，这些颗 粒称为晶粒。 在晶粒内部原子的排列是有一定规律 的，晶粒之间的排列是混乱的，这样的 晶体称之为多晶体。 若整个晶体中原子的排列是遵守同一 规律，这种晶体称为单晶体。
第一章
晶体结构
W-S晶胞是一个初基晶胞，它的对称性 可以反映出整个晶体的对称性，是一种非 常重要的晶胞。(如下图)
w-s 晶胞
第一章
晶体结构
下面我们以二维蜂巢状网 络作为一个例子，来看它的 基矢、布拉菲点阵、初基晶 胞以及W-S晶胞等
第一章
晶体结构
第一章
晶体结构
第一章
晶体结构
§2. 点阵的基本类型 1. 对称操作 布拉菲点阵有一些基本性质， 对称性是其基本性质之一。点阵的 类型是由点阵的对称性来区分的。
第一章
晶体结构
立方晶系的对称性（对称操作）： 对称元素： （1）有3个相互垂直的四重轴，绕这 些四重轴将点阵转π /2，点阵是自 身还原的，通常把四重轴叫做立方 轴，它通过立方体的中心点，记作4。
固体物理学导论基特尔
衍射： 本质是一种同相干涉。
•
不使用电子波来探测的原因？？
2.1 布拉格反射定律
1.布拉格“反射”公式
1 2
衍射加强的条件：
1
2
2dh1h2h3 sin n
布拉格反射公式
d h1h2 h3
n为整数，称为衍射级数。
C A
B
2d· sinθ =nλ
2d n
2d
K h CA (h b1 h b 2 h b3 ) 1 2 3
B
A
a1
a2 0 h1 h2 a 2 a3 K h CB (h b1 h b 2 h b 3 ) 0 1 2 3 h2 h3
a1
所以 K h h1 b1 h2 b 2 h3 b 3 与晶面族(h1h2h3)正交。
布拉格方程的优缺点：
优点：布拉格方程 将晶体的原子排列(对应的点阵) 等
效于 一系列平行平面，从而从反射的角度，通过简单的 推导，直观地给出了晶体衍射可能出现的各个方向。
缺点：由上分析可知，布拉格方程体现的是晶体结构
中晶胞大小及形状的影响。但无具体考虑反映出晶胞 中原子的品种和位置对衍射的影响。
K n h1b1 h2 b2 h3 b3
2.与晶体中一族晶面相
相对应；
3.是真实空间中点的周 期性排列； 4.线度量纲为[长度]
对应；
3.是与真实空间相联系的 傅里叶空间中点的周期性 排列； 4.线度量纲为[长度]-1
已知晶体结构, 如何求其倒格呢？
晶体 结构 正格 基矢 倒格 基矢
b3
a3
b2
高等固体物理学
高等固体物理学
高等固体物理学是研究物质的结构和性质的分支学科。
在这一领
域中，研究的对象是材料的晶体结构、电子结构以及它们在宏观和微
观层面上的物理性质。
在高等固体物理学中，晶体结构是一个非常重要的概念。
晶体是
由原子、分子或离子在周期性排列的模式中组成的。
这种排列方式决
定了晶体的物理性质。
晶体的晶格参数、晶体的空间群、晶体的空间
分组、晶体的晶格动力学，这些都是从晶体结构中获得的信息。
电子结构是高等固体物理学的另一个重要的研究领域。
电子结构
描述了电子在晶体中的分布方式。
通过研究电子结构，可以确定材料
的电导率、磁性以及光学性质。
一般来说，具有多余电子的物质是导体；带有缺电子的是半导体，而没有多余电子或缺电子的是绝缘体。
因此，研究电子结构可以为材料在各种应用中提供指导意义。
在高等固体物理学中还有一个非常重要的课题，那就是物理性质。
各种物理性质，如热容、热导率、电阻率、电荷输运，都取决于材料
的电子结构和晶体结构。
通过对这些性质的研究，可以理解材料在各
种条件下的行为，这对于研究材料的应用具有重要的意义。
总之，高等固体物理学在研究物质的结构和性质方面具有非常重
要的地位。
它为我们提供了深入了解和利用材料的基础平台。
只有深
入地了解物质的基本特性，才能更好地从中挖掘出各种实际应用。
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（x a) i cos
3 ( x a) 3x ika e i cos a a
a
eika 1
电子在此状态中的简约波矢为
Reduced Zone Scheme
(1) (2)
(3)
(4)
All the energy bands in the first Brillouin zone; An energy band is a single branch of energy vs k surface; Two wavefunctions at the same k but of different energies will be independent of each other; The wavefunctions will be made up of different combinations of the plane wave components
Example
一维周期场中电子波函数k(x)应当满足布洛赫 定理，若晶格常数为a，电子波函数为 ， 3 x k x i cos
a
试求电子在此状态中的简约波矢。 ik Rn （r Rn ) e (r )
（x a) eika ( x)
n,k=GCn(k+G)exp[i(k+G)· r],
Periodic Zone Scheme
repeat a given Brillouin zone periodically through all of wavevector space The engery of a band is a periodic function in the reciprocal lattice
The alkali metals are the simplest metals, with weak interactions between the conduction electrons and the lattice: only one valence electron per atom, the first Brillouin zone boundaries are distant from the Fermi surface
Fermi surface of Na: closely spherical
of Cs: deformed by 10 percent from a sphere
The divalent metals Be and Mg have weak interactions and nearly spherical Fermi surfaces. The volume enclosed by the Fermi surface is exactly equal to that of a zone.
Example: two hydrogen atoms
Each with an electron in the 1s ground state. Wavefunctions: A ,B As the atoms are brought together, their wavefuntions overlap. A+B A-B ground state excited state
(c) open orbit
CALCULATION OF ENERGY BANDS
trial wave function
calculation
computer
the tight binding method, useful for interpolation The Wigner-Seitz method, useful for the visualization and the understanding of the alkali metals The pseudopotential method, shows the simplicity of many problems
Reduced Zone Scheme
select the wavevector index k of any Bloch function to lie within the first Brillouin zone using Bloch function Bloch theorem The eigenfunctions of the wave equation for a periodic potential are the product of a plane wave exp(ik•r) times a function uk(r) with the periodicity of the crystal lattice. The solutions of the Schrodinger equation for a periodic potential must be of a special form:
ELECTRON ORBITS, HOLE ORBITS, AND OPEN ORBITS
Electrons in a static magnetic field move on a curve of constant energy on a plane normal to B Fermi surface Fig12 closed orbit: (a) and (b) (a) holelike (b) electronlike
CONSTRUCTION OF FERMI SURFACES
construction the Brillouin zones in k space
Fermi surfaces and Brillouin zones in k space free electrons
Nearly Free Electrons
Tight binding approximation (紧束缚近似） LACO (linear combination of atomic orbitals) approximation Good for the inner electrons of atoms, d bands of the transition metals and the valence bands of diamondlike and inert gas crystals Not good for the conduction electrons Solution: an electron at the ground state of an isolated atom: potential: U(r), wavefunction: (r)
k(r)=N-1/2jexp(ik· rj)(r-rj) Prove it: k(r+T)=N-1/2jexp(ik· rj)(r+T-rj) =exp(ik· T)N-1/2jexp[ik· (rj-T)][r-(rj-T)] =exp(ik· T)k(r) T: translation vector
Chapter 9: Fermi Surfaces and Metals
Chapter 9: Fermi Surfaces and Metals
THREE DIFFERENT ZONE SCHEMES: (1)reduced zone scheme (2)periodic zone scheme (3)extended zone scheme related terms： Brillouin zone energy band (band structure: energy vs wavevector) Fermi surface (one of the surfaces of constant energy in k space)
The interaction of the electron with the periodic potential of the crystal causes energy gaps at the zone boundaries. Almost always the Fermi surface will intersect zone boundaries perpendicularly. The crystal potential will round out sharp corners in the Fermi surfaces.
Tight binding method for energy bands
As free atoms are brought together , the coulomb interaction between the atom cores and the electron splits the energy levels, spreading them into bands.
The total volume enclosed by the Fermi surface depends only on the electron concentration and is independent of the details of the lattice interaction.
the first-order energy: calculate the diagonal matrix elements of the hamiltonian of the crystal <kHk>=N-1jmexp[ik· (rj-rm)]<mHj> m=(r-rm), m=rm-rj
k = k+G
The extended zone scheme in which different bands are drawn in different zones in wavevector space. The reduced zone scheme in which all bands are drawn in the first Brillouin zone. The periodic zone scheme in which every band is drawn in every zone.
3 ( x a) 3x ika e i cos a a
a
eika 1
电子在此状态中的简约波矢为
Reduced Zone Scheme
(1) (2)
(3)
(4)
All the energy bands in the first Brillouin zone; An energy band is a single branch of energy vs k surface; Two wavefunctions at the same k but of different energies will be independent of each other; The wavefunctions will be made up of different combinations of the plane wave components
Example
一维周期场中电子波函数k(x)应当满足布洛赫 定理，若晶格常数为a，电子波函数为 ， 3 x k x i cos
a
试求电子在此状态中的简约波矢。 ik Rn （r Rn ) e (r )
（x a) eika ( x)
n,k=GCn(k+G)exp[i(k+G)· r],
Periodic Zone Scheme
repeat a given Brillouin zone periodically through all of wavevector space The engery of a band is a periodic function in the reciprocal lattice
The alkali metals are the simplest metals, with weak interactions between the conduction electrons and the lattice: only one valence electron per atom, the first Brillouin zone boundaries are distant from the Fermi surface
Fermi surface of Na: closely spherical
of Cs: deformed by 10 percent from a sphere
The divalent metals Be and Mg have weak interactions and nearly spherical Fermi surfaces. The volume enclosed by the Fermi surface is exactly equal to that of a zone.
Example: two hydrogen atoms
Each with an electron in the 1s ground state. Wavefunctions: A ,B As the atoms are brought together, their wavefuntions overlap. A+B A-B ground state excited state
(c) open orbit
CALCULATION OF ENERGY BANDS
trial wave function
calculation
computer
the tight binding method, useful for interpolation The Wigner-Seitz method, useful for the visualization and the understanding of the alkali metals The pseudopotential method, shows the simplicity of many problems
Reduced Zone Scheme
select the wavevector index k of any Bloch function to lie within the first Brillouin zone using Bloch function Bloch theorem The eigenfunctions of the wave equation for a periodic potential are the product of a plane wave exp(ik•r) times a function uk(r) with the periodicity of the crystal lattice. The solutions of the Schrodinger equation for a periodic potential must be of a special form:
ELECTRON ORBITS, HOLE ORBITS, AND OPEN ORBITS
Electrons in a static magnetic field move on a curve of constant energy on a plane normal to B Fermi surface Fig12 closed orbit: (a) and (b) (a) holelike (b) electronlike
CONSTRUCTION OF FERMI SURFACES
construction the Brillouin zones in k space
Fermi surfaces and Brillouin zones in k space free electrons
Nearly Free Electrons
Tight binding approximation (紧束缚近似） LACO (linear combination of atomic orbitals) approximation Good for the inner electrons of atoms, d bands of the transition metals and the valence bands of diamondlike and inert gas crystals Not good for the conduction electrons Solution: an electron at the ground state of an isolated atom: potential: U(r), wavefunction: (r)
k(r)=N-1/2jexp(ik· rj)(r-rj) Prove it: k(r+T)=N-1/2jexp(ik· rj)(r+T-rj) =exp(ik· T)N-1/2jexp[ik· (rj-T)][r-(rj-T)] =exp(ik· T)k(r) T: translation vector
Chapter 9: Fermi Surfaces and Metals
Chapter 9: Fermi Surfaces and Metals
THREE DIFFERENT ZONE SCHEMES: (1)reduced zone scheme (2)periodic zone scheme (3)extended zone scheme related terms： Brillouin zone energy band (band structure: energy vs wavevector) Fermi surface (one of the surfaces of constant energy in k space)
The interaction of the electron with the periodic potential of the crystal causes energy gaps at the zone boundaries. Almost always the Fermi surface will intersect zone boundaries perpendicularly. The crystal potential will round out sharp corners in the Fermi surfaces.
Tight binding method for energy bands
As free atoms are brought together , the coulomb interaction between the atom cores and the electron splits the energy levels, spreading them into bands.
The total volume enclosed by the Fermi surface depends only on the electron concentration and is independent of the details of the lattice interaction.
the first-order energy: calculate the diagonal matrix elements of the hamiltonian of the crystal <kHk>=N-1jmexp[ik· (rj-rm)]<mHj> m=(r-rm), m=rm-rj
k = k+G
The extended zone scheme in which different bands are drawn in different zones in wavevector space. The reduced zone scheme in which all bands are drawn in the first Brillouin zone. The periodic zone scheme in which every band is drawn in every zone.