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第一章 晶体的结构及其对称性1

1.1晶格及其平移对称性1

一、晶体结构及基元1

二、结点和点阵6

三、基矢和元胞7

1.2晶列和晶面11

一、晶列及其晶向标志11

二、晶面及有理指数定律11

三、晶面指数与密勒指数14

1.3倒点阵14

一、点阵傅里叶变换 倒点阵15

二、倒点阵的性质17

1.4晶体的宏观对称性20

一、宏观对称性的描述21

二、平移对称性对宏观对称性的限制22

三、实例25

四、晶体的宏观对称性与宏观物理性质26

1.5晶体点阵和结构的分类28

一、群的概念28

二、7个晶系和14种点阵29

三、晶体结构的32种点群和230种空间群36

1.6晶体X射线衍射39

一、布拉格反射公式39

二、劳厄方程40

三、原子散射因子与几何结构因子43

四、埃瓦尔德构图法与三种重要的X射线晶体学分析方法48

1.7准晶体50

一、一维准周期点阵52

二、投影理论及其衍射谱53

第二章 晶体的结合58

2.1原子的负电性59

一、原子的电离能59

二、原子的亲和能59

三、原子的负电性59

2.2晶体结合的类型60

一、金属键结合60

二、共价键结合61

三、离子键结合64

四、范德瓦耳斯键结合65

五、氢键结合67

六、混合键结合68

2.3结合能71

一、内能函数与结合能71

二、离子晶体的结合能72

三、惰性气体晶体的结合能75

第三章 晶格动力学和晶体的热学性质78

3.1简正模和格波79

一、微振动理论——简正模79

二、格波82

3.2一维单原子链振动83

一、运动方程及其解83

二、格波特性84

三、玻恩-冯卡门边界条件86

四、简正坐标88

3.3一维双原子链振动90

一、运动方程及其解90

二、声学波和光学波91

三、玻恩-冯卡门边界条件93

3.4三维晶格振动 格波量子——声子93

一、三维晶格振动94

二、格波量子——声子96

3.5离子晶体中的长光学波99

一、离子晶体中长光学晶格振动产生的内场99

二、长光学波的宏观运动方程100

三、离子晶体长光学波的本征频率ωTO和ωLO102

四、极化激元104

3.6非完整晶格的振动 局域模108

一、一维完整单原子链的扩展模式108

二、含单个缺陷的一维原子链的振动频率110

三、局域模112

3.7晶格比热容115

一、声子态密度115

二、爱因斯坦模型和爱因斯坦比热容118

三、德拜模型和德拜比热容119

3.8晶格状态方程和热膨胀123

一、自由能和格林艾森状态方程123

二、热膨胀及其格林艾森关系125

三、热膨胀与非谐效应126

第四章 能带论129

4.1布洛赫定理和布洛赫波130

一、平移算符 周期场中单电子状态的标志130

二、布洛赫定理和布洛赫波133

三、布洛赫波能谱特征134

4.2平面波法137

4.3近自由电子近似140

一、零级近似140

二、非简并微扰141

三、简并微扰142

四、布里渊区、能带、能隙和禁带143

五、能隙的成因146

六、简约波矢-k和自由电子的波矢k148

七、能带的能区图式149

4.4紧束缚近似152

一、万尼尔函数152

二、紧束缚近似153

4.5正交平面波法156

4.6赝势方法159

4.7能带电子态密度162

一、自由电子的能态密度162

二、能带电子的能态密度164

4.8布洛赫电子的动力学性质165

一、准经典近似166

二、波包在外场中的运动 布洛赫电子的准动量169

三、加速度和有效质量171

四、准经典近似的物理含义173

4.9布洛赫电子在恒定电场中的准经典运动173

一、恒定电场下的动力学173

二、碰撞、弛豫时间、金属电导率公式175

三、满带电子不导电176

四、近满带和空穴177

五、导体、绝缘体和半导体的能带特征178

4.10布洛赫电子在恒定磁场中的准经典运动179

一、恒定磁场下的动力学179

二、轨道量子化183

4.11布洛赫电子在相互垂直的恒定电场和磁场中的运动186

一、霍耳效应和磁致电阻186

二、双能带模型下的霍耳效应和磁致电阻189

4.12能带论的局限性193

一、电子之间的关联效应193

二、无序系统中波的局域化195

第五章 金属电子论198

5.1费米分布函数和自由电子气比热容198

一、费米分布函数198

二、基态（T=0 K）下的分布函数f0 （E）和自由电子气的费米能EF198

三、激发态（T≠0 K）时，自由电子气的化学势μT）200

四、自由电子气的比热容202

5.2金属的费米面205

一、金属费米面的构造 哈里森构图法205

二、实际金属的费米面207

5.3费米面的实验测定209

一、回旋共振209

二、德哈斯-范阿尔芬效应211

5.4输运现象214

一、非平衡分布函数214

二、玻耳兹曼方程216

5.5金属的电导率218

一、弛豫时间近似218

二、电导率公式219

5.6弛豫时间τ（k）与碰撞概率θ（k，k′）的关系221

5.7电子-声子相互作用与金属电阻率223

一、随时间变化的微扰势223

二、散射概率θ（k，k′）224

三、电阻率的温度关系227

5.8等离激元与准电子229

一、等离激元229

二、电子气的个别激发231

三、静电屏蔽 准电子232

四、等离子体中的横振动234

第六章 半导体电子论236

6.1半导体的基本特征和分类236

一、本征半导体236

二、杂质半导体237

三、半导体的带隙238

四、激子241

6.2半导体带边的能带结构和有效质量244

一、能带计算的k·p方法244

二、回旋共振实验249

6.3半导体中载流子的浓度251

一、半导体中载流子的统计分布251

二、载流子浓度251

三、化学势的确定252

四、半导体中载流子的简并255

6.4接触效应256

一、pn结256

二、金属-半导体结260

三、MOS结和MOS晶体管264

6.5半导体中载流子的输运问题266

一、电导率266

二、霍耳效应269

三、量子霍耳效应270

第七章 固体磁性274

7.1原子磁性及外场响应275

一、轨道磁矩、自旋磁矩和原子磁矩275

二、洪德定则277

三、原子在外磁场下的响应279

7.2抗磁性280

7.3顺磁性282

一、居里定律282

二、理论的局限性286

7.4载流子的磁性292

一、自由电子气的泡利顺磁性292

二、自由电子气的朗道抗磁性294

三、非简并载流子的顺磁性和抗磁性296

7.5铁磁性297

一、实验事实297

二、分子场理论298

三、自发磁化的局域电子模型300

四、铁磁体在外场下的磁化过程302

7.6铁磁自旋波306

一、平均场近似的困难306

二、铁磁自旋波309

7.7铁磁金属自发磁化的巡游电子模型313

7.8自旋相关输运315

一、电子隧穿电导315

二、自旋极化316

三、电子的自旋相关隧穿电导317

四、自旋阀结构318

7.9反铁磁性320

一、实验事实320

二、反铁磁性的奈耳理论322

7.10超交换作用和双交换作用326

一、安德森的反铁磁超交换作用326

二、齐纳的铁磁双交换作用327

第八章 超导电性330

8.1超导体的基本物理性质331

一、超导体的输运性质331

二、超导体的磁学性质333

三、超导体的热力学性质334

四、同位素效应335

8.2超导电性的物理机制与理论336

一、超导电性的物理起源336

二、Gorter和Casimir的二流体模型339

三、London唯象理论模型341

四、Pippard非局域理论扩展343

五、Ginzburg-Landau理论345

8.3超导弱连接和宏观量子效应349

一、约瑟夫森效应349

二、超导量子干涉仪353

8.4超导电性的展望354

习题选编356

主要参考书370