固体物理-00 绪论

固体物理Solid State Physics,绪论,一、研究对象,固体物理是研究固体结构及其组成粒子(原子、离子、电子)之间相互作用与运动规律以阐明其性能与用途的学科。,固体物理学的基本问题,固体是由什么原子组成？,它们是怎样排列和结合的？,这种结构是如何形成的？,在特定的固体中，电子和原子取什么样 的具体的运动形态？,它内部的微观运动形态和宏观性质有 什么联系？,各种固体有哪些可能的应用？,物质的状态,气态,粒子（实物）,凝聚态,固态,液态,等离子态,玻色-爱因斯坦凝聚态,（晶态/非晶态）,何为,晶体,非晶体,，,？,晶体最突出的特点就是长程有序。晶体中的原子都是按一定规则周期性排列的，这种至少在微米数量级范围的有序排列称为长程有序。,单晶和多晶,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。,固体中或多或少地存在有不规则性（缺陷），在规则排列的背景中尚存在微量不规则性的晶体则叫做近乎完整的晶体,内在结构完全规则的固体，又叫做完整晶体,理想晶体,实际晶体,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有序。,非晶体,晶体,玻璃，高分子材料，橡胶， 塑料，松香，石蜡,非晶体,单晶体：水晶、岩盐、金刚石,多晶体：金属、陶瓷,CaCO3,雪花,扫描隧道显微镜下的硅表面原子的排列,晶体与非晶体结构的比较,Be2O3的单晶和非晶结构,准晶存在5重对称轴,固体物理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。,二、固体物理学的发展历史,经验规律固体物理学的发展基础,惠更斯-椭球堆积方解石双折射,阿羽依-坚实、相同、平行六面体的小“基石” 有规则重复堆积,外形对称性物理性质内部规律性,十七世纪,十八世纪,布喇菲-空间点阵学说晶格周期性,十九世纪,费多罗夫、熊夫利、巴罗-空间群理论晶 体微观几何结构,十九世纪末,经验定律-关于晶体比热的杜隆-珀替定律；关于导热导电性质的魏德曼-佛兰兹定律,特鲁德、洛仑兹-经典金属自由电子论,二十世纪初,X-射线衍射揭示晶体内部结构,爱因斯坦-量子化概念研究晶格振动,索末菲-固体量子论,玻恩和卡门-点阵动力学,费米-电子统计理论,布洛赫和布里渊-晶格动力学奠定固体电子能带理论的基础,二十世纪四十年代末,巴丁、布喇顿和肖克莱-晶体三极管半导体物理的诞生,二十世纪三十年代初,威耳逊-金属和绝缘体能带模型预言了半导体的存在,晶体结构晶体原子动力学晶体的电磁光性质半导体超导体.,三、学科领域,金属物理半导体物理晶体物理和晶体生长电解质物理固体发光超导体物理固态电子学.,四、固体物理学的主要内容,第一章 晶体的结构,第二章 晶体的结合,第三章 晶格振动与晶体热学性质,第四章 晶体的缺陷,第六章 自由电子论,第五章 晶体中电子能带理论,五、课程目标,通过固体物理学的整个教学过程，理解晶 体结构的基本描述、固体电子论和能带理论以及实际晶体中的缺陷、杂质、