固体物理--绪论

《固体物理--绪论》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、固体物理导论绪论第0章1蓝郁暨南大学物理学系理工楼307电话：85224386-307E-mail：tyulan@jnu.edu.cn2物理（Physics）源于希腊文“自然”称为自然哲学(NaturePhilosophy)十九世纪经典物理学发展已很完整3近代物理学两大基石:量子力学及相对论20世纪以后发展的物理称为近代物理1900年普朗克（德国人）提出量子论，经20多年发展成量子力学1905年爱因斯坦提出狭义相对论4研究对象基本粒子物理(elementaryparticlephysics)原子核物理(nuclearphysics)原子分子物理(atomicandmolecularphy

2、sics)凝聚态物理(condensedmatterphysics)表面物理(surfacephysics)等离子体物理(plasmaphysics)近代物理以研究对象作为分类依据5凝聚态物理的研究对象除晶体、非晶体与准晶体等固相物质外还包括从稠密气体、液体以及介于液态和固态之间的各类居间凝聚相，例如液氦、液晶、熔盐、液态金属、电解液、玻璃、凝胶等。6固体物理研究对象晶体、非晶体与准晶体等固相物质7几百万年前的石器时代，或者几万年前人类开始冶炼金属、制造农具和刀箭的时代。通过炼金术，人们了解了一些材料的颜色、硬度、熔化等性质，并用之于绘画、装饰等，但这只能说人们学会了使用固体。8理想晶体

3、中原子排列是十分规则的，主要体现是原子排列具有周期性，或者称为是长程有序的。何为晶体，非晶体？910非晶体则不具有长程有序的性质，但是在非晶体中原子排列也不是杂乱无章、完全无序的，仍然保留有原子排列的短程序。11晶体---单晶体：水晶、岩盐、金刚石---多晶体：金属、陶瓷非晶体：高分子材料，橡胶，塑料，松香，石蜡121984年，实验发现一类和晶体、非晶体都不相同的固体，在这类固体中发现了已经证明在晶体中不可能存在的五重对称轴，使人们想到介于晶体和非晶体之间的固体，称为准晶体13近代物理发展史1.1803年，道尔顿近代原子论：万物由几十种原子组成。1803年10月，在曼彻斯特文学和哲学学会

4、的一次活动中，道尔顿第一次讲述了他的原子论。他的基本观点可归纳为三点:14(1)元素是由非常微小、不可再分的微粒——原子组成，原子在一切化学变化中不可再分，并保持自己的独特性质。(2)同一元素所有原子的质量、性质都完全相同。不同元素的原子质量和性质也各不相同，原子质量是的基本特征之一。(3)不同元素化合时，原子以简单整数比结合。15第一次把纯属臆测的原子概念变成一种具有一定质量的、可以由实验来测定的物质实体。162.19世纪60年代，门捷列夫—元素周期表3.19世纪末，发现电子、α粒子、放射性、X射线、γ射线，证明原子不是物质构成的最小单元。174.20世纪初，卢瑟夫建立原子结构的行星模

5、型，探讨原子结构模型和经典物理学的矛盾，导致量子力学诞生。产生了原子、分子物理、凝聚态物理、原子核物理。18一、固体物理的研究对象固体按结构分为：晶体、非晶体、准晶体固体物理研究首先选择晶体作为研究对象来研究固体电子和原子的运动规律，在此基础上才开始研究非晶体。19固体物理学是研究固体物质的物理性质、微观结构、构成物质的粒子的运动形态及其相互关系的科学。与普通物理不同，它的重点不在于描述固体的宏观物理性质，而是去阐明和理解固体的宏观性质。解释形成这些性质的原因，从而找出控制、利用、改善这些性质的方法。20研究对象：固体的结构及其组成粒子（原子、离子、分子、电子等）之间相互作用与运动规律，

6、以阐明其性能和用途。固体物理是固体材料和器件的基础学科，是新材料、新器件的生长点。21固体物理研究的不是单个原子的性质，而是大量原子组成在一起形成固体后所表现出来的集体性质。固体是由大量原子和分子组成的。“Moreisdifferent”----P.W.Anderson固体的性质虽然也和组成固体的原子、分子种类有关，但更主要的是和这些原子采用什么方式结合在一起，他们的空间排列方式、相互作用力类型，特别是和原子形成固体后其价电子的运动状态有关。22例如：性质完全不同的无定形碳、石墨和金刚石都是由相同的碳原子组成的，是碳原子空间排列和结合方式的差异带来了其物理性质的极端不同。因此只有通过对固

7、体微观结构和组成固体微观粒子之间的相互作用及运动机制的研究才能理解固体的性质。巴丁(J.Bardeen)说：固体物理学依据物质的电子结构和原子结构来了解固体的各种性质。23固体物理的研究首先是从晶体开始的：在自然界的矿物中，晶态物质占到98％以上，人类最早研究和使用的材料也大都是晶态物质，是各类晶态物质特有的性质引起了研究兴趣和开发利用。2.晶态物质原子排列的周期性使的固体理论得以顺利进行，如今已经成熟并获得巨大成功的固体理论只是建