固态物理学基础 [Elementary Solid State Physics] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] 奥马尔 著

图书标签:

• 固态物理
• 物理学
• 材料科学
• 凝聚态物理
• 半导体物理
• 晶体结构
• 能带理论
• 电子性质
• 物理教材
• 高等教育

出版社： 世界图书出版公司

ISBN：9787510035197

版次：1

商品编码：10914290

包装：平装

外文名称：Elementary Solid State Physics

开本：16开

出版时间：2011-06-01

页数：669

正文语种：英文

内容简介

《固态物理学基础》是一部优秀的介绍固态物理学入门类书籍，也是一本很好的本科生教材。《固态物理学基础》是1975年版本的修订版，在原来的基础上做了不少改进。内容安排结构紧凑，合理，逻辑性强。尽管本书出版的比较早，但不失经典，覆盖面广，囊括了许多读者了解的话题，如，半导体设备和议题，液态晶体，聚合体和一些生物分子。大量的实用案例是本书的一大特色，更加增强了本书的可读性。目次：晶体结构和原子间作用力；x射线，中子和晶体中的电子偏移；格振动：热力学，声学和光学性质；金属ⅰ：自由电子模型；金属ⅱ：固体中的能级；半导体ⅰ：理论；半导体ⅱ：设备；电介体和固体的光学性质；磁性和磁共振；超导体；冶金学议题和固体中的缺陷；材料和固态化学；固态生物化学。附录：量子力学基础。
读者对象：物理，应用物理专业的本科生，研究生以及相关工程领域的科研人员。

内页插图

目录

chapter 1 crystal structures and interatomic forces
1.1 introduction
1.2 the crystalline state
1.3 basic definitions
1.4 the fourteen bravais lattices and the seven crystal systems
1.5 elements of symmetry
1.6 nomenclature of crystal directions and crystal planes; miller indices
1.7 examples of simple crystal structures
1.8 amorphous solids and liquids
1.9 interatomic forces
1.10 types of bonding

chapter 2 x-ray, neutron, and electron diffraction in crystals
2.1 introduction
2.2 generation and absorption of x-rays
2.3 bragg's law
2.4 scattering from an atom
2.5 scattering from a crystal
2.6 the reciprocal lattice and x-ray diffraction
2.7 the diffraction condition and bragg's law
2.8 scattering from liquids
2.9 experimental techniques
2.10 other x-ray applications in solid-state physics
2.11 neutron diffraction
2.12 electron diffraction

chapter 3 lattice vibrations: thermal, acoustic, and optical properties
3.1 introduction
3.2 elastic waves
3.3 enumeration of modes; density of states of a continuous medium
3.4 specific heat: models of einstein and debye
3.5 the phonon
3.6 lattice waves
3.7 density of states of a lattice
3.8 specific heat: exact theory
3.9 thermal conductivity
3.10 scattering of x-rays, neutrons, and light by phonons
3.11 microwave ultrasonics
3.12 lattice optical properties in the infrared

chapter 4 metals i: the free. electron model
4.1 introduction
4.2 conduction electrons
4.3 the free-electron gas
4.4 electrical conductivity
4.5 electrical resistivity versus temperature
4.6 heat capacity of conduction electrons
4.7 the fermi surface
4.8 electrical conductivity; effects of the fermi surface
4.9 thermal conductivity in metals
4.10 motion in a magnetic field: cyclotron resonance and the hall effect
4.11 the ac conductivity and optical properties
4.12 thermionic emission
4.13 failure of the free-electron model

chapter 5 metals il: energy bands in solids
5.1 introduction
5.2 energy spectra in atoms, molecules, and solids
5.3 energy bands in solids; the bloch theorem
5.4 band symmetry in k-space; brillouin zones
5.5 number of states in the band
5.6 the nearly-free-electron model
5.7 the energy gap and the bragg reflection
5.8 the tight-binding model
5.9 calculations of energy bands
5.10 metals, insulators, and semiconductors
5.11 density of states
5.12 the fermi surface
5.13 velocity of the bloch electron
5.14 electron dynamics in an electric field
5.15 the dynamical effective mass
5.16 momentum, crystal momentum, and physical origin of the effective mass
5.17 the hole
5.18 electrical conductivity
5.19 electron dynamics in a magnetic field: cyclotron resonance and the hall effect
5.20 experimental methods in determination of band structure
5.21 limit of the band theory; metal-insulator transition

chapter 6 semiconductors i: theory
6.1 introduction
6.2 crystal structure and bonding
6.3 band structure
6.4 carrier concentration; intrinsic semiconductors
6.5 impurity states
6.6 semiconductor statistics
6.7 electrical conductivity; mobility
6.8 magnetic field effects: cyclotron resonance and hall effect
6.9 band structure of real semiconductors
6.10 high electric field and hot electrons
6.11 the gunn effect
6.12 optical properties: absorption processes
6.13 photoconductivity
6.14 luminescence
6.15 other optical effects
6.16 sound-wave amplification （acoustoelectric effect）
6.17 diffusion

chapter 7 semiconductors ii: devices
7.1 introduction
7.2 the p-n junction: the rectifier
7.3 the p-n junction: the junction itself
7.4 the junction transistor
7.5 the tunnel diode
7.6 the gunn diode
7.7 the semiconductor laser
7.8 the field-effect transistor, the semiconductor lamp, and other devices
7.9 integrated circuits and microelectronics

chapter 8 dielectric and optical properties of solids
8.1 introduction
8.2 review of basic formulas
8.3 the dielectric constant and polarizability; the local field
8.4 sources of polarizability
8.5 dipolar polarizability
8.6 dipolar dispersion
8.7 dipolar polarization in solids
8.8 ionic polarizability
8.9 electronic polarizability
8.10 piezoelectricity
8.11 ferroelectricity

chapter 9 magnetism and magnetic resonances
9.1 introductio
9.2 review of basic formulas
9.3 magnetic susceptibility
9.4 classification of materials
9.5 langevin diamagnetism
9.6 paramagnetism
9.7 magnetism in metals
9.8 ferromagnetism in insulators
9.9 antiferromagnetism and ferrimagnetism
9.10 ferromagnetism in metals
9.11 ferromagnetic domains
9.12 paramagnetic resonance; the maser
9.13 nuclear magnetic resonance
9.14 ferromagnetic resonance; spin waves

chapter 10 superconductivity
10.1 introduction
10.2 zero resistance
10.3 perfect diamagnetism, or the meissner effect
10.4 the critical field
10.5 thermodynamics of the superconducting transition
10.6 electrodynamics of superconductors
10.7 theory of superconductivity
10.8 tunneling and the josephson effect
10.9 miscellaneous topics

chapter 11 topics in metallurgy and defects in solids
11.1 introduction
11.2 types of imperfections
11.3 vacancies
11.4 diffusion
11.5 metallic alloys
11.6 dislocations and the mechanical strength of metals
11.7 lonic conductivity
11.8 the photographic process
11.9 radiation damage in solids

chapter 12 materials and solid-state chemistry
12.1 introduction
12.2 amorphous semiconductors
12.3 liquid crystals
12.4 polymers
12.5 nuclear magnetic resonance in chemistry
12.6 electron spin resonance in chemistry
12.7 chemical applications of the msssbauer effect

chapter 13 solid.state biophysics
13.1 introduction
13.2 biological applications of delocalization in molecules
13.3 nucleic acids
13.4 proteins
13.5 miscellaneous topics
appendix elements of quantum mechanics
a.1 basic concepts
a.2 the schrsdinger equation
a.3 one-dimensional examples
a.4 the angular momentum
a.5 the hydrogen atom; multielectron atoms; periodic table of the el
a.6 perturbation theory
a.7 the hydrogen molecule and the covalent bond
a.8 directed bonds
index

前言/序言

漫步量子大陆：探寻物质深处的奥秘 这是一部关于我们周围世界最基本组成单元——固体的奇妙旅程。我们每天触摸、感知、使用的万物，从坚硬的岩石到闪耀的金属，从至密的半导体到神奇的超导体，它们的内在行为都遵循着一套深刻而优雅的物理规律。本书将带您深入探索这些规律的根源，揭示物质在微观层面如何组织自身，以及这种组织方式如何造就了宏观世界丰富多彩的特性。 想象一下，如果我们能够将固体的结构放大到原子和电子的尺度，我们将看到一个截然不同的世界。原子并非静止不动，而是以特定的方式排列成周期性的晶格结构，就像无数精巧的积木按照预设的蓝图搭建起来。这种周期性赋予了固体许多独特的性质，例如其坚固的机械强度、精确的衍射图案，以及在电、热、磁等方面的奇异表现。我们将首先从理解晶体结构的几何美学入手，学习如何用数学的语言描述和分析这些周期性排列，了解各种晶系、点阵和倒易点阵的概念，它们是理解固体物理学的基石。 然而，固体并非仅仅是静态的原子堆砌。电子，这些在原子核外自由穿梭的微小粒子，才是驱动固体展现出各种电学和光学性质的真正主角。与自由电子在真空中运动不同，当电子进入周期性的晶格环境时，它们的行为会发生翻天覆地的变化。周期性势场将电子的能量“分割”成一个个允许的能带，而在能带之间则存在着禁带，电子无法占据这些能量。能带的结构，特别是价带和导带的排列方式，决定了固体是导体、绝缘体还是半导体。我们将深入探讨能带理论的精髓，理解布里渊区、晶格振动（声子）以及电子-声子相互作用等概念，这些都是理解固体导电机制、热学性质以及声学行为的关键。 除了电子的运动，晶格本身的振动也是固体物理学中一个至关重要的方面。原子并非完全静止，它们在各自的平衡位置附近以一定的频率振动，这些集体振动被称为声子。声子就像是固体中的“量子化的弹性波”，它们携带能量和动量，对固体的热容、热导率、声学性质乃至电子的输运过程都产生深远的影响。本书将带领您认识到声子的重要性，理解它们是如何被量子化的，以及它们在固体内如何传播和散射，揭示声子在热量传递中的关键作用，以及它们如何与电子相互作用，从而影响固体的导电性能。 半导体，这个现代电子工业的基石，将是本书重点关注的领域之一。半导体材料的独特之处在于，它们的导电性介于导体和绝缘体之间，并且可以通过掺杂等方式精确调控其导电性。我们将深入研究半导体的能带结构，理解本征半导体和外延半导体的区别，以及自由电子和空穴作为载流子的概念。理解PN结的形成机理，以及二极管、晶体管等基本半导体器件的工作原理，是掌握现代电子技术的基础。本书将为您揭示这些看似复杂的器件背后所蕴含的深刻的固体物理学原理，让您理解信息技术是如何从微观世界中涌现出来的。 磁性是固体中另一种引人入胜的现象。从天然的磁石到现代的硬盘存储，磁性材料无处不在。我们将探索电子自旋的量子特性，它是原子磁性的来源。了解顺磁性、抗磁性和铁磁性等不同的磁畴，以及它们背后的微观机制。我们将深入研究铁磁性材料的磁畴结构、磁畴壁的移动以及磁滞回线的形成，理解磁性材料如何被磁化和退磁。对于一些更奇特的磁现象，例如反铁磁性和亚铁磁性，以及它们在先进磁性材料中的应用，本书也将进行深入的探讨。 除了上述基本概念，本书还将触及一些更前沿的固体物理学领域。超导性，一种在极低温度下电阻完全消失的奇妙现象，将是其中一个激动人心的主题。我们将探讨超导体的基本性质，理解BCS理论的精髓，以及超导材料在能源传输、磁悬浮列车等领域的巨大潜力。此外，光学性质，例如光的吸收、反射和透射，与固体的电子结构和声子振动密切相关，我们将探讨光与物质的相互作用，以及由此衍生的各种光学现象和技术。 本书的目标是为您构建一个坚实的固体物理学知识体系。我们力求用清晰的逻辑、生动的语言和严谨的数学推导，将抽象的物理概念具象化。无论您是物理学专业的学生，还是对物质世界充满好奇的探索者，本书都将是您理解固体的理想向导。通过本书的学习，您将能够： 深刻理解晶体结构的周期性与衍射性质： 掌握X射线衍射等实验技术背后的物理原理，理解晶体结构分析的方法。 掌握能带理论，区分导体、绝缘体与半导体： 深刻理解电子在周期性势场中的行为，为理解电子器件打下坚实基础。 认识声子的重要性，理解热学与声学性质： 了解晶格振动的量子化，以及声子在热量和声波传播中的作用。 探究半导体的物理机制，理解电子器件原理： 掌握PN结、晶体管等核心概念，为理解现代电子技术提供理论支撑。 理解固体中的磁性现象，探索磁性材料的奥秘： 掌握自旋、磁畴等概念，理解不同磁性的来源及应用。 初步接触超导性等前沿领域，感受物理学的魅力： 了解宏观量子现象，感受固体物理学在科技发展中的驱动作用。 本书将不仅仅是一本教科书，更是一次思维的拓展，一次对我们赖以生存的物质世界深层结构的探索。我们将一起漫步在量子大陆，去发现那些隐藏在原子和电子之间的宏大叙事，去理解那些塑造了我们技术文明的深刻原理。准备好迎接这场激动人心的科学之旅吧！

评分☆☆☆☆☆

说实话，拿到这本《固态物理学基础》的时候，我并没有抱太大的期望，我只是想找一本能让我对固态物理有个初步了解的书，毕竟这门课对我来说还是比较陌生的。但这本书带给我的惊喜，确实是出乎意料的。它没有上来就堆砌大量晦涩难懂的数学公式，而是用一种比较循序渐进的方式，从最基本的晶体结构讲起，一点点地深入。那些抽象的概念，比如布里渊区、倒格矢，在作者的阐释下，似乎变得不那么令人望而生畏了。我特别喜欢书中那些图示，它们清晰地描绘了各种晶格结构、倒格矢的几何关系，甚至连一些复杂的能量分布图，也处理得非常直观。这极大地帮助我建立起了空间想象能力，让我能更好地理解那些抽象的物理模型。而且，作者在讲解每一个概念时，都会给出一些简单的例子，虽然这些例子本身可能也需要一些背景知识，但至少提供了一个切入点，让我不会完全摸不着头脑。我记得在学习能带理论的时候，书中通过类比电子在周期势中的运动，一步步引出了能带的概念，这种讲解方式让我感觉自己像是跟着作者一起在探索这个领域，而不是被动地接受知识。虽然某些部分我还是需要反复阅读，或者参考其他的资料来加深理解，但总体来说，这本书的引导性非常强，让我感觉固态物理并不是一个遥不可及的领域，而是可以通过努力去掌握的。

评分☆☆☆☆☆

从一个完全没有接触过固态物理的学生角度来看，这本书给我的感觉是……相当有挑战性。我之前以为“基础”就意味着简单明了，但这本书显然不是走这条路的。它似乎直接就瞄准了那些真正理解固态物理的核心概念所必需的深度，并没有为了降低门槛而牺牲掉关键的细节。当我第一次看到费米能、布里渊区这些词的时候，我感到一阵眩晕。书中的推导过程非常严谨，逻辑链条紧密得几乎没有缝隙，但也正因为如此，一旦你在某一步跟不上，后面的内容就会变得难以理解。我尝试着去理解德布罗意波在晶格中的衍射，以及由此产生的布里渊区的概念，但即便是最基础的倒格矢的定义，我也需要反复琢磨，才能勉强抓住其中的要义。这本书的语言风格也非常学术化，充满了专业术语，而且常常使用一些我之前从未接触过的数学工具，比如群论、傅里叶变换等。虽然我知道这些工具是理解固态物理不可或缺的，但对我来说，这就像是在学习一门新的语言，需要先掌握一套全新的语法和词汇。我花了很多时间去查阅相关的背景知识，试图将书中的内容与我已有的物理知识联系起来，但效果并不总是如我所愿。这本书更像是一本“百科全书”式的参考书，它提供了非常全面和深入的内容，但使用者需要具备相当的预备知识，才能真正地从中受益。

评分☆☆☆☆☆

这套书实在是太太太……让我不知道该从何说起了。我记得我拿到这本书的时候，心里是带着一种对“基础”二字的虔诚与期待。毕竟，在我浅薄的认知里，“基础”就意味着是万丈高楼的地基，是学科的起点，是理解更深层次内容前必不可少的铺垫。然而，当我翻开第一页，那些熟悉的、又带着一丝陌生的概念如同潮水般涌来，我感觉自己像是被抛进了一个巨大的知识海洋，而我之前积累的零星的岛屿，瞬间显得微不足道。书中的每一个公式，每一个图表，都好像在无声地诉说着一个我尚未领悟的真理。我曾试图抓住其中一个点，比如晶格振动，我以为自己理解了声子，可当我继续往下读，发现它与电子的相互作用、与能带结构的关联，又让我陷入了新的困惑。那种感觉，就像是在爬一座陡峭的山，每爬一步，视野虽然开阔了一些，但同时也看到了更高更远的山峰，感觉自己离顶峰似乎更远了。这本书的严谨性是毋庸置疑的，它的逻辑清晰得像手术刀一样锋利，毫不留情地剖析着物理世界的本质。但正是这种深刻，让我感到一种深深的无力感。我不得不承认，我可能还没有准备好，或者说，我需要更多的时间和精力去消化它。它不是那种读完就能立刻“懂了”的书，它更像是一本需要反复研磨、反复思考的“字典”，每次翻阅，都能从中汲取新的养分，发现新的启示。对我而言，它更像是一个长期的学习伙伴，而不是一个速成的指南。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的最大感受，就是它的“重量”。不是说它有多厚，而是说它所承载的知识的深度和广度，让我觉得它是一本可以反复阅读，并且每次都会有新发现的书。我印象最深刻的是关于电子在周期势中的运动的章节，作者非常详细地阐述了 Bloch 定理的推导和意义。一开始，我只是觉得它听起来很高大上，但当作者一步步展示了如何从薛定谔方程出发，推导出周期性边界条件下的本征态，以及如何理解 Bloch 波的性质时，我才真正体会到这个定理的精妙之处。书中的数学推导非常详尽，每一步都写得清清楚楚，但即便如此，我还是需要反复地暂停，去对照课本上关于群论和周期函数的内容，才能确保自己完全理解了其中的逻辑。我尤其喜欢书中对“能带”概念的解释，它不仅仅是简单地给出图示，还结合了有效质量、导带、价带等一系列相关概念，并且试图解释为什么材料会有导电、绝缘或半导体的性质。这让我感觉不仅仅是在学习一个概念，而是在构建一个完整的物理图像。虽然有些章节，特别是涉及到更复杂的晶体缺陷或者磁性的部分，我目前还只能是“看个大概”，但这本书无疑为我提供了一个非常扎实的理论框架，让我对固态物理的理解，不再是零散的碎片，而是开始形成一个有机的整体。

评分☆☆☆☆☆

我最近在学习固态物理，偶然间看到了这本书，想说实话，这本书带给我的感觉是……怎么形容呢，就像是一个经验丰富的老师，在耐心地向你讲解一个非常复杂的问题，但同时又不会省略掉任何一个关键的细节。我之前对一些概念，比如晶格振动，也看过其他的资料，但总感觉解释得不够透彻，或者说，让我感到“似懂非懂”。而这本书在讲解这些内容时，用了非常严谨的数学语言，但又辅以大量的图示和类比，这使得那些抽象的概念变得生动起来。我记得在学习弹性理论时，书中不仅给出了应力和应变的定义，还详细讲解了杨氏模量、泊松比等参数的物理意义，并且通过一个简单的模型，展示了这些参数是如何影响材料的形变的。这让我对材料的力学性能有了更直观的认识。更让我感到惊喜的是，这本书并没有停留在静态的描述，而是深入到动态的过程，比如晶格缺陷的形成和运动，以及它们对材料性质的影响。书中对这些内容的阐述，充满了物理洞察力，让我感觉自己不仅仅是在学习公式和定理，而是在探索物理现象背后的本质。虽然有些地方的数学推导对我来说依然很有难度，但我感觉这本书提供了一个非常好的学习路径，让我能够逐步深入，去理解固态物理的精髓。

评分☆☆☆☆☆

给单位买的，很不错。

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评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

经典教材，值得买！很适合做参考书！

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