固体物理基础

左军超

目录

  • 1 晶格振动与晶格热学性质
    • 1.1 本章内容要点
    • 1.2 晶格振动的经典理论和量子理论
      • 1.2.1 课程导学
      • 1.2.2 课程视频
      • 1.2.3 课程资料(课件)
      • 1.2.4 课外拓展材料
    • 1.3 一维晶格振动
      • 1.3.1 课程导学
      • 1.3.2 课程视频
        • 1.3.2.1 一维单原子链晶格振动
          • 1.3.2.1.1 一维单原子链的色散关系
          • 1.3.2.1.2 一维单原子链波矢q空间
        • 1.3.2.2 一维双原子链晶格振动
      • 1.3.3 课程资料(课件 演示视频)
      • 1.3.4 课外拓展材料
    • 1.4 三维晶格振动 黄昆方程 声子
      • 1.4.1 课程导学
      • 1.4.2 课程视频
        • 1.4.2.1 三维晶格振动
        • 1.4.2.2 声子
      • 1.4.3 课程资源(课件 演示视频)
      • 1.4.4 课外拓展资料
    • 1.5 晶格振动谱的实验方法(自学)
      • 1.5.1 课程导学
      • 1.5.2 课程视频
      • 1.5.3 课程资料
      • 1.5.4 课外拓展资料
    • 1.6 晶格振动热容理论
      • 1.6.1 课程导学
      • 1.6.2 课程视频
        • 1.6.2.1 爱因斯坦模型
        • 1.6.2.2 模式密度
        • 1.6.2.3 德拜模型
      • 1.6.3 课程资料(课件 演示视频)
      • 1.6.4 课外拓展资料
      • 1.6.5 第三章测验
  • 2 晶体中电子能带论
    • 2.1 本章内容要点
    • 2.2 能带论基础
      • 2.2.1 课程导学
      • 2.2.2 课程视频
      • 2.2.3 课程资源(课件)
      • 2.2.4 课外拓展材料
    • 2.3 布洛赫波函数
      • 2.3.1 课程导学
      • 2.3.2 课程视频
      • 2.3.3 课程资源(课件)
      • 2.3.4 课外拓展资料
    • 2.4 一维晶格中的近自由电子近似
      • 2.4.1 课程导学
      • 2.4.2 课程视频
        • 2.4.2.1 一维晶格中的近自由电子近似 非简并微扰法
        • 2.4.2.2 一维晶格中的近自由电子近似 简并微扰法
        • 2.4.2.3 能带结构三种表示
      • 2.4.3 课程资料(课件 演示视频)
      • 2.4.4 课外拓展资料
    • 2.5 布里渊区
      • 2.5.1 课程导学
      • 2.5.2 课程视频
      • 2.5.3 课程资料(课件 演示视频)
      • 2.5.4 课外拓展资料
    • 2.6 带隙条件
      • 2.6.1 课程导学
      • 2.6.2 课程视频
      • 2.6.3 课程资料
      • 2.6.4 课外拓展资料
    • 2.7 紧束缚方法
      • 2.7.1 课程导学
      • 2.7.2 课程视频
      • 2.7.3 课程资料
      • 2.7.4 课外拓展资料
    • 2.8 电子在电场和磁场中的运动
      • 2.8.1 课程导学
      • 2.8.2 课程视频
        • 2.8.2.1 电子的准经典运动
        • 2.8.2.2 在恒定磁场中电子的运动(选学
      • 2.8.3 课程资料(课件 演示视频)
      • 2.8.4 课外拓展资料
    • 2.9 能态密度
      • 2.9.1 课程导学
      • 2.9.2 课程视频
      • 2.9.3 课程资源
      • 2.9.4 课外拓展资料
    • 2.10 导体、半导体和绝缘体导电性
      • 2.10.1 课程导学
      • 2.10.2 课程视频
      • 2.10.3 课程资源(课件  演示视频)
      • 2.10.4 课外拓展资料
    • 2.11 固体材料的应用(拓展视频)
      • 2.11.1 激光器
      • 2.11.2 太阳能电池
    • 2.12 第四章测验
  • 3 自由电子论
    • 3.1 本章内容要点
    • 3.2 经典模型和量子模型
      • 3.2.1 课程导学
      • 3.2.2 课程视频
      • 3.2.3 课程资料
      • 3.2.4 课外拓展资料
    • 3.3 费米分布函数
      • 3.3.1 课程导学
      • 3.3.2 费米分布函数
      • 3.3.3 课程资源(课件)
      • 3.3.4 课外拓展资料
    • 3.4 电子气的热容量
      • 3.4.1 课程导学
      • 3.4.2 课程视频
      • 3.4.3 课程资料(课件)
    • 3.5 课外拓展资料
    • 3.6 第五章测验
本章内容要点

以上两章中所说的格点,实际是指原子的平衡位置。原子无时无刻不在其平衡位置作微小振动。原子间存在相互作用,它们的振动相互关联,在晶体中形成了格波。

在简谐近似下,格波是由简正振动模式所构成,各简正振动是独立的。

简正振动可用简谐振子来描述,谐振子的能量量子称为声子,晶格振动可用声子系统来概括。

晶格振动决定了晶体的宏观热学性质,晶格振动理论也是研究晶体的电学性质、光学性质、超导等的重要理论基础。这一章的主要内容,是介绍格波的概念,并在晶格振动理论的基础上扼要讲述晶体的宏观热学性质。

热运动在宏观性质上最直接的表现就是热容量。上一世纪大量的实验研究已经表明:杜隆—珀替定律虽然在室温和更高的温度对固体基本上是适合的。然而,在较低的温度,固体的热容量开始随温度降低而不断下降。

为了解决这一矛盾,爱因斯坦发展了普朗克的量子假说,第一次提出了量子热容量理论,得出热容量在低温范围下降,并在T趋于0K趋于0的结论。这项研究在量子理论发展中占有重要地位的成就,对于原子振动的研究也有重要的影响。量子理论的热容量值和经典不同。它与原子振动的具体频率有关,从而推动了对固体原子振动进行具体的研究。