固体物理陈长乐答案，固体物理学陈长乐第二版答案

物理
2023-06-01

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固体物理陈长乐
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固体物理陈长乐知识点
面心立方最密堆积

固体物理陈长乐

固体物理(材料科学与工程系列)

目录: 第1章绪论1 1.1人类对固体的研究历史1 1.2自然界中的固体及固体物理学4 本章参考书7 第2章化学键与晶体形成8 2.1离子键和离橘者子晶体11 2.2共价键和共价晶体14 2.3金属键和典型金属15 2.4原子、分子固体16 本章参考书18 附录团簇电荷的偶极相互作用19 习题19 第3章固体结构21 3.1晶体的几何描述21 3.2对称性与晶格结构的分类25 3.2.1由二维晶格的对称性推导二维布喇菲点阵的分类27 3.2.2三维晶格中布喇菲点阵的分类和点群符号29 3.3晶体结构的形成33 3.3.1金属和元素晶体的结构33 3.3.2泡林规则和离子晶体的结构35 3.4倒易点阵与布里渊区39 3.4.1倒易点阵40 3.4.2布里渊区42 3.5晶格结构测定与衍射44 3.5.1X射线衍射、电子衍射与中子衍射46 3.5.2衍射理论50 3.6非晶体和准晶体的结构58 3.7软性凝聚体：液晶和凝胶的结构宏伍宏64 本章参考书71 习题72 第4章晶格振动和固体热性质74 4.1固体中热现象的研究历史74 4.2晶格动力学76 4.2.1晶格振动与声子76 4.2.2声学支和光学支的色散关系82 4.2.3声子能谱的测定86 4.3固体热性质89 4.3.1固体比热容的爱因斯坦模型91 4.3.2固体比热容的德拜模型93 本章参考书99 习题99 第5章固体电子理论100 5.1传统电子导电理论：德鲁德模型101 5.2自由电子费密气体：索末菲模型108 5.3自由电子模型的局限性115 5.4布洛赫能带理论116 5.5能带的计算120 5.5.1紧束缚近似122 5.5.2弱晶格势近似125 5.6能带电子的准经典近似和有效质量127 5.7金属中的费密面130 5.7.1碱金属130 5.7.2贵金属131 5.7.3二价金属131 本章参考书131 习题132 第6章固体的电性质：输运过程134 6.1能带电子的输运过程、导体134 6.1.1能带电子的非平衡量子统计、固体按电性质分类135 6.1.2导体的直流电导率和热导率138 6.2半导体140 6.2.1半导体的特性140 6.2.2载流子的浓度和迁移率145 6.2.3p\|n结，半导体\|金属结，MOS晶体管和半导体超晶格154 6.3超导体163 6.3.1传统超导体和高温超导体的特性163 6.3.2BCS理论及其局限性169 本章参考书173 习题173 第7章固体的磁性176 7.1原子磁矩的量子力学根源178 7.2抗磁性与顺磁性182 7.2.1抗磁性182 7.2.2顺磁性183 7.2.3传导电子的泡利顺磁性185 7.3铁磁性与反铁磁性185 7.3.1铁磁体和亚铁磁体185 7.3.2反铁磁体190 7.3.3铁磁性和反铁磁性的量子力学解释：海森堡模型190 7.4中子的磁性衍射和自旋波192 7.4.1顺磁体的中子磁性衍射193 7.4.2铁磁体和反铁磁体的中子磁性衍射193 7.4.3中子的非弹性磁性衍射：自旋波能谱的测量194 7.4.4自旋波对铁磁体比热容的贡献194 7.5核磁共振和电子自旋共振195 本章参考书197 附录朗道磁矢量势和洛伦兹力197 习题198 第8章固体的介电性质和光学性质199 8.1电极化过程200 8.2介电击穿、压电体和铁电体206 8.3光在固体中的传播210 8.4固体的发光机制214 本章参考书216 习题216 正文索引（按照第一个字的汉语拼音排列）218 习题参考答案233 蔽册附录A物理学常数及单位制换算239 附录B化学元素英文名称与符号一览表及化学元素周期表240

从电子、原子和分子的角度研究固体的结构和性质(主要是物理性质) 的一门基础理论学科。它和普通物理、热力学与统计物理、金属物理、材料科学、特别是量子力学等学科有着密切关系。例如，固体物理也讨论晶体学、晶体的结合键、晶体缺陷、扩散、相图等问题。但它着重研究的是晶格振动和晶体的热学性质、固体电子论(包括自由电子论和能带理论)、半导体、固体的磁性、超导体等专题。

第1章绪论1 1.1 古希腊的原子论1 1.2 固体物理的发展史4 1.3 自然界中的固体及固体物理学7 本章小结10 本章参考文献10 第2章化学键和晶体形成11 2.1 原子的量子模型12 2.2 离子键和离子晶体15 2.3 共价键和共价晶体19 2.4 金属键和典型金属23 2.5 原子和分子固体25 本章小结29 本章参考文献30 本章习题30 第3章固体结构32 3.1 晶体的几何描述32 3.2 对称性与晶格结构的分类36 3.2.1 对称性与二维布拉菲点阵的分类37 3.2.2 点群与三维布拉菲点阵的分类39 3.3 晶体的自然结构43 3.3.1 元素晶体的结构43 3.3.2 化合物的结构：泡林规则47 3.4 倒易点阵和布里渊区51 3.4.1 倒易点阵51 3.4.2 布里渊区53 3.5 衍射与晶体结构的测定56 3.5.1 X射线衍射、电子衍射和中子衍射58 3.5.2 衍射理论65 3.6 无序固体结构71 3.6.1 非晶体73 3.6.2 准晶体75 3.6.3 液晶78 本章小结85 本章参考文献86 本章习题87 第4章晶格振动和固体热性质89 4.1 爱因斯坦声子模型91 4.2 德拜声子模型94 4.3 晶格动力学和中子衍射98 4.3.1 晶格动力学98 4.3.2 光学支和声学支101 4.3.3 声子能谱的中子衍射测定105 本章小结108 本章参考文献109 本章习题109 第5章固体电子理论111 5.1 德鲁德模型：自由电子气体113 5.2 索末菲模型：自由电子费密气体117 5.2.1 电子的比热容121 5.2.2 电导率和热导率123 5.2.3 电子从金属表面的热发射125 5.2.4 霍尔效应127 5.3 能带理论129 5.3.1 布洛赫定理130 5.3.2 紧束缚模型132 5.3.3 弱晶格势近似136 5.3.4 密度泛函理论与能带计算法的介绍139 5.3.5 真实能带和费密面141 5.3.6 半经典模型和有效质量146 本章小结149 本章参考文献149 本章习题151 第6章固体的电性质：输运过程154 6.1 导体155 6.2 半导体159 6.2.1 半导体的特性161 6.2.2 载流子浓度和迁移率167 6.2.3 半导体器件的基本概念179 6.3 超导体189 6.3.1 超导体的特性191 6.3.2 唯象理论194 6.3.3 微观BCS理论199 本章小结202 本章参考文献202 本章习题204 第7章固体的磁性207 7.1 磁性的量子力学根源210 7.1.1 单原子近似：原子磁矩211 7.1.2 自由电子近似：朗道能级214 7.2 磁性的类别217 7.2.1 抗磁性217 7.2.2 顺磁性219 7.2.3 铁磁性225 7.2.4 反铁磁性和亚铁磁性230 7.3 自旋与基本粒子的相互作用233 7.3.1 中子磁性衍射和磁结构233 7.3.2 自旋波与中子非弹性散射235 7.3.3 电子自旋共振和核磁共振239 本章小结242 本章参考文献243 本章习题245 第8章固体的介电性质和光学性质247 8.1 固体的光性质、电性质和磁性质的统一249 8.2 洛伦兹光学模型和电极化过程251 8.2.1 德鲁德金属光学模型256 8.3 激光：爱因斯坦的受激辐射理论258 8.3.1 辐射的量子力学理论258 8.3.2 微波激射器和激光器260 本章小结263 本章参考文献264 本章习题265 索引266

固体物理学陈长乐思考题

本书译自C�基泰尔教授所著《固体物理导论》2005年第八版。在新版中，作者对该书的论述内容和章节安排作了极其陪桐重要的拓展和调整。例如，新增加了反映该领域最新研究成果的纳米结构、整数与分数量子霍尔效应、高温超导材芦森坦料、表面与界面物理等内容。全书共分二十二章，基本上概括了现代固体物理学的理论基础和重要课题。本书从晶体结构、晶格振动和电子运动的理论出发，通过引入各种元激发的模型、概念，阐述了固体的热学性质、光学性质、电学性质、磁学性质及力学性质。同时，本书还讨论了非晶固体、点缺陷、位错以及合金等方面的问题。

本书内容丰富、结构完整、思路清晰、表述深入浅出、学术特色鲜明，是性与先进性的完美结合。该书不仅可以作为各大学物理学、材料科学与工程、化学等相关专业的本科生、研究生教材，同时对从事相关专业研究的科技工作者也是一本极好的参考书。

目录第1章晶体结构11�1原子的周期性阵列11�1�1晶格平移矢量31�1�2结构基元与晶体结构31�1�3原胞41�2晶格的基本类型51�2�1二维晶格的分类51�2�2三维晶格的分类51�3晶面指数91�4简单晶体结构101�4�1氯化钠型结构101�4�2氯化铯型结构111�4�3六角密堆积（hcp）型结构121�4�4金刚石型结构131�4�5立方硫化锌型结构141�5原子结构的直接成像141�6非理想晶体结构171�6�1无规堆垛和多型性171�7晶体结构的有关数据17小结17习题17第2章晶体衍射和倒格子192�1晶体衍射192�1�1布拉格定律192�2散射波振幅212�2�1傅里叶分析212�2�2倒格矢232�2�3衍射条件242�2�4劳厄方程252�3布里渊区262�3�1简单立方晶格的倒格子282�3�2体心立方晶格的倒格子282�3�3面心立方晶格的倒格子292�4结构春埋基元的傅里叶分析302�4�1体心立方晶格的结构因子312�4�2面心立方晶格的结构因子312�4�3原子形状因子32小结33习题33第3章晶体结合与弹性常量363�1惰性气体晶体413�1�1范德瓦耳斯�伦敦相互作用413�1�2排斥相互作用443�1�3平衡晶格常量453�1�4内聚能463�2离子晶体463�2�1静电能或马德隆（Madelung）能483�2�2马德隆常数的计算493�3共价晶体513�4金属晶体533�5氢键晶体533�6原子半径543�6�1离子晶体半径543�7弹性应变的分析563�7�1膨胀573�7�2应力分量583�8弹性顺度与劲度常量583�8�1弹性能密度593�8�2立方晶体的弹性劲度常量593�8�3体积弹性模量与压缩率603�9立方晶体中的弹性波613�9�1沿〔100〕方向的弹性波623�9�2沿〔110〕方向的弹性波62小结64习题65第4章声子（Ⅰ）：晶格振动674�1单原子结构基元情况下的晶格振动674�1�1第一布里渊区694�1�2群速704�1�3长波极限714�1�4从实验出发的力常量的推导714�2基元中含有两个原子的情况714�3弹性波的量子化744�4声子动量754�5声子引起的非弹性散射75小结76习题77第5章声子（Ⅱ）：热学性质795�1声子比热容795�1�1普朗克分布805�1�2简正模的计算方法805�1�3一维情况下的态密度815�1�4三维情况下的态密度835�1�5计算态密度的德拜模型835�1�6德拜的T3律845�1�7计算态密度的爱因斯坦模型855�1�8D(ω)的一般表达式875�2非谐晶体相互作用885�2�1热膨胀895�3导热性895�3�1声子气的热阻率915�3�2倒逆过程925�3�3非理想晶格的情况93习题94第6章自由电子费米气966�1一维情况下的能级976�2温度对费米�狄拉克分布的影响996�3三维情况下的自由电子气996�4电子气的比热容1026�4�1金属比热容的实验结果1046�4�2重费米子1066�5电导率和欧姆定律1066�5�1金属电阻率的实验结果1086�5�2倒逆散射1096�6在磁场中的运动1106�6�1霍尔效应1116�7金属的导热性1126�7�1热导率与电导率之比113习题113第7章能带1157�1近自由电子模型1167�1�1能隙的由来1177�1�2能隙的大小1187�2布洛赫函数1197�3克勒尼希�彭尼模型1197�4电子在周期势场中的波动方程1217�4�1关于布洛赫定理的另一种表述形式1237�4�2电子的晶体动量1237�4�3关于中心方程的解1237�4�4倒易空间中的克勒尼希�彭尼模型1247�4�5空格点近似1257�4�6在布里渊区边界附近的近似解1257�5能带中的轨道数目1287�5�1金属和绝缘体128小结129习题129第8章半导体晶体1318�1带隙1338�2运动方程1358�2�1公式hk�=F的物理推导1368�2�2空穴1378�2�3有效质量1398�2�4有效质量的物理基础1408�2�5半导体中的有效质量1418�2�6硅和锗1438�3本征载流子浓度1448�3�1本征迁移率1468�4杂质导电性1478�4�1施主态1478�4�2受主态1498�4�3施主和受主的热致电离1508�5温差电效应1508�6半金属1518�7超晶格1528�7�1布洛赫振子1528�7�2齐纳隧道效应152小结153习题153第9章费米面和金属155约化布里渊区图式156周期布里渊区图式1589�1费米面的结构1589�1�1近自由电子的情况1599�2电子轨道、空穴轨道和开放轨道1619�3能带的计算1639�3�1能带计算的紧束缚法1639�3�2维格纳�赛茨法1659�3�3内聚能1669�3�4赝势法1679�4费米面研究中的实验方法1709�4�1磁场中的轨道量子化1709�4�2德哈斯�范阿尔芬效应1719�4�3极值轨道1749�4�4铜的费米面1749�4�5磁击穿176小结177习题177第10章超导电性17910�1实验结果概述18010�1�1超导电性的普遍性18210�1�2磁场导致超导电性的破坏18210�1�3迈斯纳效应18310�1�4比热容18510�1�5能隙18610�1�6微波及红外性质18710�1�7同位素效应18810�2理论研究概述18810�2�1超导相变热力学18810�2�2伦敦方程19010�2�3相干长度19210�2�4超导电性的BCS理论19310�2�5BCS基态19310�2�6超导环内的磁通量子化19410�2�7持续电流的存在时间19610�2�8第Ⅱ类超导体19610�2�9涡旋态19710�2�10Hc1和Hc2的估算19710�2�11单粒子隧道效应19910�2�12约瑟夫森超导体隧道贯穿现象20010�2�13直流（DC）约瑟夫森效应20010�2�14交流（AC）约瑟夫森效应20110�2�15宏观量子相干性20210�3高温超导体203小结（CGS）204习题204参考文献205第11章抗磁性与顺磁性20611�1朗之万抗磁性方程20711�2单核体系抗磁性的量子理论20811�3顺磁性20911�4顺磁性的量子理论20911�4�1稀土离子21111�4�2洪德定则21111�4�3铁族离子21211�4�4晶体场劈裂21311�4�5轨道角动量猝灭21311�4�6光谱劈裂因子21511�4�7与温度无关的范弗莱克顺磁性21511�5绝热去磁致冷21611�5�1核去磁21711�6传导电子的顺磁磁化率218小结（CGS）220习题220第12章铁磁性与反铁磁性22212�1铁磁序22312�1�1居里点和交换积分22312�1�2饱和磁化强度对温度的依赖关系22512�1�3绝对零度下的饱和磁化强度22612�2磁波子22812�2�1自旋波的量子化23012�2�2磁波子的热激发23012�3中子磁散射23112�4亚铁磁序23212�4�1亚铁磁体的居里温度及其磁化率23312�4�2铁石榴石（IronGarnets）23412�5反铁磁序23412�5�1奈尔温度以下的磁化率23612�5�2反铁磁性磁波子23712�6铁磁畴23812�6�1各向异性能23912�6�2畴间的过渡区域24012�6�3磁畴的起因24112�6�4矫顽力和磁滞24212�7单畴粒子24312�7�1地磁和生物磁性现象24412�7�2磁力显微术244小结（CGS）245习题245第13章磁共振24813�1核磁共振24913�1�1运动方程25013�2谱线宽度25413�2�1线宽的运动致窄效应25413�3超精细劈裂25613�3�1举例：顺磁性点缺陷257A�卤化碱晶体中的F心257B�硅中的施主原子25913�3�2奈特移位（KnightShift）25913�4核四极矩共振26013�5铁磁共振26013�5�1铁磁共振（FMR）中的形状效应26113�5�2自旋波共振26113�6反铁磁共振26313�7电子顺磁共振26413�7�1线宽的交换致窄效应26413�7�2谱线的零场劈裂现象26413�8微波激射作用的原理26413�8�1三能级微波激射器26513�8�2激光器266小结（CGS）267习题267第14章等离体子、电磁耦子和极化子26914�1电子气的介电函数27014�1�1介电函数的定义27014�1�2等离体光学27014�1�3电磁波的色散关系27214�1�4等离体中的横光学模272

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固体物理？

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瞎亏唯及其相互关系的一种科学。它是物理学中内空困容极丰富、应用极广泛的分支科学。

固体通常指在承受切应力时具有一定程度刚性的物质，包括晶体和非晶态固体。固体中每立方厘米内有10²²个粒子，它们靠电磁互作用联系起来。因此，固体物理学所面对的实际上是多体问题。

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固体物理陈长乐知识点

(求助)文章《未来士兵》习题答案

[日期：2007-02-21] 来源：作者：0 [字体：大中小]

未来的士兵

朱苏进

未来士兵的性质是一个综合作战，而不再是传统意义上的单兵。他配属的数字化装备大致有5种。1.综合头盔。包括抗弹盔壳悬挂装置；眼前戴着一具夜间强化像增强器，可与枪上瞄具配套使用；耳畔有一双辩和卜电子耳，可监听到400米内敌人对话，并能滤掉爆炸声浪以保护士兵不被声波击伤；防护面罩能够防生化核污染和防激光致盲；以及声音发送器、微型摄像机、测距机、敌我识别、语音数字图像通讯、身体状态监测及化学探测仪诸多功能；全球定位保证他的定位精度在0.3米以内；负伤后急救中心能自动向其传送急救图像，使士兵在获援前就地自救。3.理想单兵武器。士兵手中的轻武器已如同多功能轻型速射火炮，并能在复杂气候与地形下导引发射。4.野战服装。这服装具有软装甲般避弹性能；具有放火焰、防生化核、防红外侦察棚碧的隐性性能。5.微气候动力装置。它实际上是一具穿戴在士兵身上的空调器，不管战区在北极或赤道，士兵都不感到严寒与酷暑，以保持充沛的作战体能。此刻，这些装备不再是设想，它们大部分正在研制之中，21世纪初将陆续装备部队。现在我们可以揣想一下未来士兵的处境了，这是他们前所未有过的处境。

每件武器都是一件仪器。比如一支冲锋枪聚集了那么多高科技功能后，它就不仅是单纯的射击武器，更是携穗件复杂的观察、测距、定向、通讯仪器。这些仪器迫使士兵不再是昔日的单纯枪手，而必须具备某些数学家、化学家、电脑操纵员、通讯工程师等等品质。士兵的性命，有时就不再取决于是否被一枚达姆弹击中，而取决于某只硅电板是否被泥水锈蚀。换言之，枪上所有的仪器浓缩到一起，使那支枪无比卓越。但只要一只硅电板损坏，整只枪都可能变质为废铁。未来士兵是一团精致生物链，他的强大与脆弱纠缠在一起，甚至可以说是各种各样的脆弱才造就了他的强大。这是他的生存尴尬。作战成为作业。在传统意义上，扣动扳机才是作战，敲击键盘只是作业。而现代战争中，操纵键盘却越来越多地代替了扣动扳机，各种各样的作业日益成为现代战场上的作战。即使远程导弹杀死千百人，操纵员仍看不见一具尸骸，他的工作服一丝不乱，他的双手纤尘不染。战争残酷对于许多作战者而言，已脱离殊死肉搏，已无惨烈的现场冲击感受。死亡与毁灭越来越抽象，直至缩小为一幅电视画面。这将引发他的道德尴尬。（节选自《语文读本》第二册）

【练习】

1．下面的表述不恰当的一项是（）

A．未来士兵已不再是传统意义上的单兵。

B．综合头盔也不再是传统意义上的头盔。

C．电子耳既有监听作用，又具有保护士兵耳膜的作用。

D．防护面罩既能防止生物、化学以及核污染，又能防止眼睛受到激光的致盲伤害。

2．以下判断正确的选项是（）

A．未来士兵实际上就是数字化士兵。

B．未来士兵配属的数字化装备，现已陆续装备部队。

C．未来士兵配备的数字化装备，可使其免受敌方的伤害。

D．未来士兵的野战服装，能有效的保护自身，防止敌方的多种伤害。

3．以下表述正确的一项是（）

A．未来士兵的每件武器都是一件仪器，这些仪器迫使士兵不再是昔日的枪手。

B．未来士兵必须具备数学家、化学家、电脑操纵员、通讯工程师等等的知识水平。

C．未来士兵的性命，已不再取决于是否被一枚达姆弹所击中，而取决于某只硅电板是否被泥水锈蚀。

D．未来士兵的各种各样的作业日益成为他们在现代战场上的作战。

4．下列推断不正确的一项是（）

A．未来士兵手中的枪聚集了很多高科技功能，不仅是射击武器，还有观察、测距、定向、通讯等功能。

B．战争的残酷对于许多作战者而言，已脱离殊死肉搏，已无惨烈现场冲击感受。因而他也不会受道德的谴责。

C．现代战争可使许多作战者脱离作战现场，即使远程导弹杀死千万人，操纵员仍看不见一具尸骸。

D．未来士兵是强大的，同时又是脆弱的，这便造成了他的生存尴尬。

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