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学固体物理学要什么基础

发布时间:2023-01-10 18:03:18

㈠ 黄昆的固体物理学怎么学好呢只要是什么思维方式啊

以方俊鑫的教材,简单的说一下大概吧(黄昆的,基泰尔的不是很好懂,要三本一起看):

我们知道,晶体分成两部分: 一部分是固定在空间局部,轻微振动的晶胞;另一部分是在整个固体空间自由流动的近自由电子(不是自由电子哦,因为波函数是不一样的)
我们打个比方,晶体就是一个集体公寓,一间又一间完全一样的房子就是周期排布的晶胞; 走了又来,来了又走的客人,就是近自由电子。

既然如此,研究晶体,其实就是研究两种东西了: 周期的晶胞; 近自由的电子。那么我们的研究就根据这个思路展开。
1. 晶胞.
首先要研究晶胞的周期性,要获得晶胞的特征长度。一般使用的技术就是X光衍射技术。这就是固体物理的第一章----晶体的结构和X光衍射
主要的目的是测定晶胞里有多少个原子,还有晶胞的特征长度是多少。这两个数据在以后是很有用的。

其次,晶胞不是静止不动的。而是在轻微振动的。而这个振动,对固体的一些特性很重要:比如说固体热容; 固体电阻.......
那么怎么通过算晶胞的振动,进而推算固体的热容还有电阻呢,那就是第三章的内容------晶体的振动和晶体的热学特性。下面分解讨论;
a: 一般的说,人们愿意把晶胞的振动近似成一种间歇震动-----处理手法也很简单,在平衡位置作泰勒展开,忽略高阶项,就是一个间谐振子的振动能。这个手法很经典,瑞利在推算气体分子简谐振动的时候也是这样做的----做物理一定要先有idea, 然后再去算,不要迷迷糊糊找不到北。

b: ok, 既然晶胞在做简谐振动,那么就列出一个简谐振动方程组好了,这里要用到晶格特征常数(在第一章里就提过,很重要的,不是么)。
解这个二阶常微分方程,解出一个色散关系,在波矢趋于无穷小的时候,得到一个线性的色散关系-----提示一下,在电磁波经过引力场的时候,也会出现色散,你能从这两个色散关系里面发现色散方程的共有特征么?

c: 解晶胞在做简谐振动方程,可以得到一个关于频率w的连续解。但是,一旦我们引入了周期性边界条件,发现这个解量子化了。
量子化的频率w,被称为声子。
声子是研究固体内部散射机制的一个很重要的概念。要好好体会 。

d: 声子是玻色子,服从玻色分布。用这个原理可以推算固体热容。
这个貌似必考的内容哦。

世界上没有完美的东西,残缺使得物质真实。晶体也是。那么晶体内部的残缺被称为缺陷。这方面的研究就是第四章-----晶体的缺陷和运动。

至此,对晶胞的讨论结束了,下面进入到另一个话题,晶体中的近自由电子。

2.近自由电子
先要知道什么是自由电子。自由电子就是薛定谔方程中势能项取0,解出的行波函数。
那么什么是近自由电子,就是薛定谔方程中势能项取晶胞周期函数,解出来是一个布洛赫波。这就是第五章-----固体电子论
所以,千万不要把自由电子,和近自由电子搞混了。
然后根据晶胞原子数,晶胞特征常数,就能推算出能带了(还记得么,第一章里强调过,很重要的)。这是第六章-----能带理论

给你一个建议就是多做习题。把黄昆的习题做3次,自己就能体会出来了。
还有上交大蒋玉龙的视频很不错,应该去看看。

㈡ 怎样才能学好固体物理

物理学里有基础物理和理论物理之分(实验物理另分)。固体物理属理论物理内容。涉及物
体微观结构,要学好它:
①你必须是学物理的人,在大学有两三年学物理的经验,并懂得分析理解是学物理的基本
方法。
②原子物理学得较好。
③有较强的数学工底,能灵活运用。

㈢ 要学固体物理是不是要先学量子力学

如果你想学的比较清楚的话,电动要懂一些;量子要懂一些。

理论力学不必要.学声子的时候可能需要一些理论力学知识来算本征模式。但是其实不懂理论力学,那一段也能看懂。

如果你只是想了解的话,没必要专门学电动和量子。有不懂的现查就可以了。

补一句,我本科和硕士都是学物理的。

㈣ 固体物理学

固体物理就是研讨固体(主要是晶体)材料物理特性的一门科学。它是从固体中的原子和电子状态的根本特点出发来讨论固体的物理性质,所以是最基础的、又同专业关系最密切的一门课程,它也讨论非晶体材料的性质,是学习金属物理、半导体物理、电介质物理、磁学等的基础、先行课程。
虽然固体物理主要是讨论固体材料的问题,但是实际上对于讨论液体、气体材料也有参考价值。对于物理类和电子科学类的专业,固体物理是必修课。

㈤ 要学好固体物理,是否要先学量子力学

不一定要先学量子力学,其实量子力学是非常难的(个人之见)。
看你的意思是为了学好固体物理,当然应该从固体物理入手。不明白的地方,需要查量子力学的地方,再去有针对性地看量子力学的那部分,因为毕竟各本书的讲解内容与重点是不同的,同时各人的基础也不相同,如果一头钻到量子力学里,反而适得其反。这样可以把固体物理中不易懂的地方,通过量子力学中的内容补充和解决。
如果为了学好固体物理先把量子力学学懂,那岂不是舍近求远。据我所知,当时学量子力学的时候,它并不比固体物理简单。
我们的目的是在最短的时间内学得应该掌握的知识,所以最好别绕得太远了。孤军深入是兵家大忌,双管齐下乃制胜法宝。祝学习进步,学业有成!

㈥ 大家好,我是学无机材料的大学生,固体物理学不懂,我该怎么做,我很想学懂

跟你说说我的一点感想吧
固体物理是一门综合性的课程,要对量子力学,电动力学,统计物理比较熟悉才会比较顺利比较有底气的看书和做题目,适当看看统计物理和电动力学就会比较顺。

国内的经典教材也不是很多,推举你选这两本结合看看,
固体物理,高等教育出版社(黄昆),这本书很耐看
的,有很多错误要小心,新书好像改成水红色的了,但是错误依然没有改。除了没有X射线衍射之外算是很齐全的固体物理书了。后面的超导,磁性,半导体部分一定看,元激发那部分就要看个人兴趣了。半导体,磁性,超导等是凝聚态里的重要组成部分也需要好好了解了解的。
反正固体物理这门课很乱的,一个星期不看就会不知道什么了,当然不知道的是一些细节,大概的框架应该明白的,晶体中有离子实和电子,离子实有晶格振动谱,电子有能带。基本概念一定要清楚,
固体物理基础 北京大学出版社(阎守胜),这本书写得很严格,看着比黄昆的那本清楚和容易接受好多,错误也少了很多,X射线衍射那部分讲的相当清晰。对于晶体结构介绍的也很清楚。
希望这些对你能有些许帮助

㈦ 学习固体物理学之前,要学哪些内容,譬如量子力学之类的

应该这样说,你先学习固体物理,然后通过学习的过程中有那些不明白的,然后再查相关资料,这样才能进行下去,如果你想把所有涉及到的相关知识的课本都学会,那恭喜你,等你学完的时候你就成为导师了,固体物理也就不用学了。
基本上会涉及到量子力学,半导体和一定的高等数学基础,可能还有热统,有段时间没看了,记不全了,有什么其它问题可以讨论一下,我就是学物理的,可以在网络上聊也可以找我要qq,如果有兴趣的话。

㈧ 凝聚态物理学的理论基础

固体物理学的一个重要的理论基石为能带理论,它是建立在单电子近似的基础上的。而凝聚态物理学的概念体系则渊源于相变与临界现象的理论,植根于相互作用多粒子理论,因而具有更加宽阔的视野:既关注处于相变点一侧的有序相,也不忽视处于另一侧的无序相,乃至于两者之间临界区域中体现标度律与普适性的物理行为。
L.朗道于1937年针对二级相变提出了对称破缺的重要概念,后来成为凝聚态物理学概念体系的主轴。在某一特定的物态之中,某一对称元素的存在与否是不能模棱两可的。当原始相中某一对称元素在变温或变压过程中突然丧失,就意味着发生了相变,出现了有序相。引入序参量用来定性和定量地描述有序相和原始相的偏离。一直降到零温(0K),有序相达到基态,而非零温的有序相处于激发态。而激发态有恢复破缺了的对称性的倾向。低能激发态是非定域的,以波或准粒子的形式出现,被称为元激发的集合。非线性定域化的激发态则称“谶纬”拓扑缺陷。元激发与拓扑缺陷均会对不同的物理性质产生影响。
物质处在足够高的温度将呈现气态,它是均匀且各向同性的,就统计意义而言,保持了完整的平移和旋转对称性,与统辖它的物理定律的对称性相同。降温会使气体凝结成液体,虽则整体的对称性仍然保持不变,但出现了短程序。再降温又使液体凝固成为晶体,平移和旋转的对称性都发生破缺,剩下的对称性属230个空间群中的一个。固体丰富多彩的物性是和对称破缺密切相关,而具有诱人兴趣物性的液体也多半是液晶或复杂液体,也和某种对称破缺有关。晶态中的元激发为晶格振动或声子,是理解固体的热学性质的关键,晶态中的拓扑缺陷为位错,是理解固体的塑性与强度的关键。

㈨ 什么定理是近代固体物理学能带理论的基础

布洛赫定理是近代固体物理学能带理论的基础。
布洛赫定理解释如下。

平面波波矢k(又称“布洛赫波矢”,它与约化普朗克常数的乘积即为粒子的晶体动量)表征不同原胞间电子波函数的位相变化,其大小只在一个倒易点阵矢量之内才与波函数满足一一对应关系,所以通常只考虑第一布里渊区内的波矢。对一个给定的波矢和势场分布,电子运动的薛定谔方程具有一系列解,称为电子的能带,常用波函数的下标n 以区别。这些能带的能量在k的各个单值区分界处存在有限大小的空隙,称为能隙。在第一布里渊区中所有能量本征态的集合构成了电子的能带结构。在单电子近似的框架内,周期性势场中电子运动的宏观性质都可以根据能带结构及相应的波函数计算出。

㈩ 学固体物理前需要哪些先修课程

我是物理系的学生,大一大二开的是基础:光学,电磁什么的。大三上开理论课,热力学,统计物理,电动力学, 固体物理是大三下开的,和量子关系比较紧。黄昆的教材好点,还有套国外的教材,记不太清是什么了,书非常好,可以查一下。
别看学材料系用的书,理论性不强,推导什么的都不是很清楚。

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