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學固體物理學要什麼基礎

發布時間:2023-01-10 18:03:18

㈠ 黃昆的固體物理學怎麼學好呢只要是什麼思維方式啊

以方俊鑫的教材,簡單的說一下大概吧(黃昆的,基泰爾的不是很好懂,要三本一起看):

我們知道,晶體分成兩部分: 一部分是固定在空間局部,輕微振動的晶胞;另一部分是在整個固體空間自由流動的近自由電子(不是自由電子哦,因為波函數是不一樣的)
我們打個比方,晶體就是一個集體公寓,一間又一間完全一樣的房子就是周期排布的晶胞; 走了又來,來了又走的客人,就是近自由電子。

既然如此,研究晶體,其實就是研究兩種東西了: 周期的晶胞; 近自由的電子。那麼我們的研究就根據這個思路展開。
1. 晶胞.
首先要研究晶胞的周期性,要獲得晶胞的特徵長度。一般使用的技術就是X光衍射技術。這就是固體物理的第一章----晶體的結構和X光衍射
主要的目的是測定晶胞里有多少個原子,還有晶胞的特徵長度是多少。這兩個數據在以後是很有用的。

其次,晶胞不是靜止不動的。而是在輕微振動的。而這個振動,對固體的一些特性很重要:比如說固體熱容; 固體電阻.......
那麼怎麼通過算晶胞的振動,進而推算固體的熱容還有電阻呢,那就是第三章的內容------晶體的振動和晶體的熱學特性。下面分解討論;
a: 一般的說,人們願意把晶胞的振動近似成一種間歇震動-----處理手法也很簡單,在平衡位置作泰勒展開,忽略高階項,就是一個間諧振子的振動能。這個手法很經典,瑞利在推算氣體分子簡諧振動的時候也是這樣做的----做物理一定要先有idea, 然後再去算,不要迷迷糊糊找不到北。

b: ok, 既然晶胞在做簡諧振動,那麼就列出一個簡諧振動方程組好了,這里要用到晶格特徵常數(在第一章里就提過,很重要的,不是么)。
解這個二階常微分方程,解出一個色散關系,在波矢趨於無窮小的時候,得到一個線性的色散關系-----提示一下,在電磁波經過引力場的時候,也會出現色散,你能從這兩個色散關系裡面發現色散方程的共有特徵么?

c: 解晶胞在做簡諧振動方程,可以得到一個關於頻率w的連續解。但是,一旦我們引入了周期性邊界條件,發現這個解量子化了。
量子化的頻率w,被稱為聲子。
聲子是研究固體內部散射機制的一個很重要的概念。要好好體會 。

d: 聲子是玻色子,服從玻色分布。用這個原理可以推算固體熱容。
這個貌似必考的內容哦。

世界上沒有完美的東西,殘缺使得物質真實。晶體也是。那麼晶體內部的殘缺被稱為缺陷。這方面的研究就是第四章-----晶體的缺陷和運動。

至此,對晶胞的討論結束了,下面進入到另一個話題,晶體中的近自由電子。

2.近自由電子
先要知道什麼是自由電子。自由電子就是薛定諤方程中勢能項取0,解出的行波函數。
那麼什麼是近自由電子,就是薛定諤方程中勢能項取晶胞周期函數,解出來是一個布洛赫波。這就是第五章-----固體電子論
所以,千萬不要把自由電子,和近自由電子搞混了。
然後根據晶胞原子數,晶胞特徵常數,就能推算出能帶了(還記得么,第一章里強調過,很重要的)。這是第六章-----能帶理論

給你一個建議就是多做習題。把黃昆的習題做3次,自己就能體會出來了。
還有上交大蔣玉龍的視頻很不錯,應該去看看。

㈡ 怎樣才能學好固體物理

物理學里有基礎物理和理論物理之分(實驗物理另分)。固體物理屬理論物理內容。涉及物
體微觀結構,要學好它:
①你必須是學物理的人,在大學有兩三年學物理的經驗,並懂得分析理解是學物理的基本
方法。
②原子物理學得較好。
③有較強的數學工底,能靈活運用。

㈢ 要學固體物理是不是要先學量子力學

如果你想學的比較清楚的話,電動要懂一些;量子要懂一些。

理論力學不必要.學聲子的時候可能需要一些理論力學知識來算本徵模式。但是其實不懂理論力學,那一段也能看懂。

如果你只是想了解的話,沒必要專門學電動和量子。有不懂的現查就可以了。

補一句,我本科和碩士都是學物理的。

㈣ 固體物理學

固體物理就是研討固體(主要是晶體)材料物理特性的一門科學。它是從固體中的原子和電子狀態的根本特點出發來討論固體的物理性質,所以是最基礎的、又同專業關系最密切的一門課程,它也討論非晶體材料的性質,是學習金屬物理、半導體物理、電介質物理、磁學等的基礎、先行課程。
雖然固體物理主要是討論固體材料的問題,但是實際上對於討論液體、氣體材料也有參考價值。對於物理類和電子科學類的專業,固體物理是必修課。

㈤ 要學好固體物理,是否要先學量子力學

不一定要先學量子力學,其實量子力學是非常難的(個人之見)。
看你的意思是為了學好固體物理,當然應該從固體物理入手。不明白的地方,需要查量子力學的地方,再去有針對性地看量子力學的那部分,因為畢竟各本書的講解內容與重點是不同的,同時各人的基礎也不相同,如果一頭鑽到量子力學里,反而適得其反。這樣可以把固體物理中不易懂的地方,通過量子力學中的內容補充和解決。
如果為了學好固體物理先把量子力學學懂,那豈不是舍近求遠。據我所知,當時學量子力學的時候,它並不比固體物理簡單。
我們的目的是在最短的時間內學得應該掌握的知識,所以最好別繞得太遠了。孤軍深入是兵家大忌,雙管齊下乃制勝法寶。祝學習進步,學業有成!

㈥ 大家好,我是學無機材料的大學生,固體物理學不懂,我該怎麼做,我很想學懂

跟你說說我的一點感想吧
固體物理是一門綜合性的課程,要對量子力學,電動力學,統計物理比較熟悉才會比較順利比較有底氣的看書和做題目,適當看看統計物理和電動力學就會比較順。

國內的經典教材也不是很多,推舉你選這兩本結合看看,
固體物理,高等教育出版社(黃昆),這本書很耐看
的,有很多錯誤要小心,新書好像改成水紅色的了,但是錯誤依然沒有改。除了沒有X射線衍射之外算是很齊全的固體物理書了。後面的超導,磁性,半導體部分一定看,元激發那部分就要看個人興趣了。半導體,磁性,超導等是凝聚態里的重要組成部分也需要好好了解了解的。
反正固體物理這門課很亂的,一個星期不看就會不知道什麼了,當然不知道的是一些細節,大概的框架應該明白的,晶體中有離子實和電子,離子實有晶格振動譜,電子有能帶。基本概念一定要清楚,
固體物理基礎 北京大學出版社(閻守勝),這本書寫得很嚴格,看著比黃昆的那本清楚和容易接受好多,錯誤也少了很多,X射線衍射那部分講的相當清晰。對於晶體結構介紹的也很清楚。
希望這些對你能有些許幫助

㈦ 學習固體物理學之前,要學哪些內容,譬如量子力學之類的

應該這樣說,你先學習固體物理,然後通過學習的過程中有那些不明白的,然後再查相關資料,這樣才能進行下去,如果你想把所有涉及到的相關知識的課本都學會,那恭喜你,等你學完的時候你就成為導師了,固體物理也就不用學了。
基本上會涉及到量子力學,半導體和一定的高等數學基礎,可能還有熱統,有段時間沒看了,記不全了,有什麼其它問題可以討論一下,我就是學物理的,可以在網路上聊也可以找我要qq,如果有興趣的話。

㈧ 凝聚態物理學的理論基礎

固體物理學的一個重要的理論基石為能帶理論,它是建立在單電子近似的基礎上的。而凝聚態物理學的概念體系則淵源於相變與臨界現象的理論,植根於相互作用多粒子理論,因而具有更加寬闊的視野:既關注處於相變點一側的有序相,也不忽視處於另一側的無序相,乃至於兩者之間臨界區域中體現標度律與普適性的物理行為。
L.朗道於1937年針對二級相變提出了對稱破缺的重要概念,後來成為凝聚態物理學概念體系的主軸。在某一特定的物態之中,某一對稱元素的存在與否是不能模稜兩可的。當原始相中某一對稱元素在變溫或變壓過程中突然喪失,就意味著發生了相變,出現了有序相。引入序參量用來定性和定量地描述有序相和原始相的偏離。一直降到零溫(0K),有序相達到基態,而非零溫的有序相處於激發態。而激發態有恢復破缺了的對稱性的傾向。低能激發態是非定域的,以波或准粒子的形式出現,被稱為元激發的集合。非線性定域化的激發態則稱「讖緯」拓撲缺陷。元激發與拓撲缺陷均會對不同的物理性質產生影響。
物質處在足夠高的溫度將呈現氣態,它是均勻且各向同性的,就統計意義而言,保持了完整的平移和旋轉對稱性,與統轄它的物理定律的對稱性相同。降溫會使氣體凝結成液體,雖則整體的對稱性仍然保持不變,但出現了短程序。再降溫又使液體凝固成為晶體,平移和旋轉的對稱性都發生破缺,剩下的對稱性屬230個空間群中的一個。固體豐富多彩的物性是和對稱破缺密切相關,而具有誘人興趣物性的液體也多半是液晶或復雜液體,也和某種對稱破缺有關。晶態中的元激發為晶格振動或聲子,是理解固體的熱學性質的關鍵,晶態中的拓撲缺陷為位錯,是理解固體的塑性與強度的關鍵。

㈨ 什麼定理是近代固體物理學能帶理論的基礎

布洛赫定理是近代固體物理學能帶理論的基礎。
布洛赫定理解釋如下。

平面波波矢k(又稱「布洛赫波矢」,它與約化普朗克常數的乘積即為粒子的晶體動量)表徵不同原胞間電子波函數的位相變化,其大小隻在一個倒易點陣矢量之內才與波函數滿足一一對應關系,所以通常只考慮第一布里淵區內的波矢。對一個給定的波矢和勢場分布,電子運動的薛定諤方程具有一系列解,稱為電子的能帶,常用波函數的下標n 以區別。這些能帶的能量在k的各個單值區分界處存在有限大小的空隙,稱為能隙。在第一布里淵區中所有能量本徵態的集合構成了電子的能帶結構。在單電子近似的框架內,周期性勢場中電子運動的宏觀性質都可以根據能帶結構及相應的波函數計算出。

㈩ 學固體物理前需要哪些先修課程

我是物理系的學生,大一大二開的是基礎:光學,電磁什麼的。大三上開理論課,熱力學,統計物理,電動力學, 固體物理是大三下開的,和量子關系比較緊。黃昆的教材好點,還有套國外的教材,記不太清是什麼了,書非常好,可以查一下。
別看學材料系用的書,理論性不強,推導什麼的都不是很清楚。

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