本書是新一版的固體物理學教材，作者力圖從原創(chuàng)的科學家的思想出發(fā)，介紹固體物理學中主要的概念、實驗和理論，其中包括了固體物理學史、化學鍵與晶體組成、固體結構、晶體振動和固體熱性質、固體電子理論、固體的電性質（輸運過程）、固體的磁性、固體的介電性質和光學性質等內(nèi)容。本書適合涉及電子、器件與材料專業(yè)的本科生或研究生學習。
在本書第1版出版后近3年，應清華大學出版社之邀，本書將出第2版。根據(jù)讀者的反饋，以及我自己在教學中的經(jīng)驗教訓，書中有不少細節(jié)的地方敘述過簡，初學者很不容易把握，因此還有待加強和改善。
恰巧通過清華出版社的推薦，美國的Thomson Learning出版社有意出版本書的英文版。本書第2版的中文版于是就與英文版一起進行寫作和修改，這樣可以起到互相校正的作用。
本書第2版與第1版比較，課程的大框架沒有變。但是，敘述細節(jié)以及圖片有大量的增加。例如，我在重寫第2章的時候，發(fā)現(xiàn)哈特里-�？朔匠膛c化學鍵的物理解釋關系密切，因此必須結合哈特里-�？死碚摬拍苷_分析各種化學鍵結合能的量子力學來源。又比如說，在第5章中，我發(fā)現(xiàn)在量子化學和計算材料學中常用的能帶計算方法，必須建立在密度泛函理論的基礎上；因此在討論真實能帶之前，初步介紹密度泛函理論及相關的計算法就是必要的。再比如說，我發(fā)現(xiàn)第1版的書中原來提及的很多理論和實驗是獲得過諾貝爾獎的，只不過我原來沒有查閱資料，忽略過去了，在第2版中，希望能更好地體現(xiàn)這些思想的精彩之處。
本書的寫作目的是闡述固體物理諸多分支中共有的哲學基礎。固體物理及其拓展的凝聚態(tài)物理，在所有的物理學知識中占有相當?shù)谋壤�。物理學在從宏觀到微觀的所有尺度上都獲得了巨大的成功，固體物理學與其他物理學分支一樣，都是奠基于偉大學者提出的激動人心的思想；只不過固體物理學著重研究10-10～10-2m這個重要區(qū)間內(nèi)的固體的結構、電磁聲光熱等基本原理。顯然，這個區(qū)間恰好是現(xiàn)代高科技工業(yè)、特別是電子工業(yè)的尺度區(qū)間。因此，固體物理學不僅是微觀和宏觀世界之間的橋梁，也是自然科學和現(xiàn)代工程學科之間的重要橋梁之一。
感謝清華大學出版社和Thomson Learning出版社的編輯，沒有他們的鼓勵，珠玉在前，我真的沒有勇氣來完成一本英文教材，并對中文原版做大幅度的修改。本書第2版相關的教學參考和習題解答也將由清華大學出版社出版，希望對新接觸固體物理課的讀者有所幫助。
最后我還要感謝在固體物理方面教育和影響過我的老師們，包括北京大學物理學院的秦國剛院士，他教過我本科的固體物理課程；還有美國加州大學(University of California at San Diego, UCSD)物理系我的導師Daniel P. Arovas教授、Robert C.Dynes教授、Lu J.Sham教授、Jorge Hirsch教授、Harry Suhl教授；還有本系的朱靜院士和柳百新院士在研究的著眼點方面對我的影響。他們的教育和知識對我的影響是無法估價的。
第1章 緒論1
1.1 古希臘的原子論1
1.2 固體物理的發(fā)展史4
1.3 自然界中的固體及固體物理學7
本章小結10
本章參考文獻10
第2章 化學鍵和晶體形成11
2.1 原子的量子模型12
2.2 離子鍵和離子晶體15
2.3 共價鍵和共價晶體19
2.4 金屬鍵和典型金屬23
2.5 原子和分子固體25
本章小結29
本章參考文獻30
本章習題30
第3章 固體結構32
3.1 晶體的幾何描述32
3.2 對稱性與晶格結構的分類36
3.2.1 對稱性與二維布拉菲點陣的分類37
3.2.2 點群與三維布拉菲點陣的分類39
3.3 晶體的自然結構43
3.3.1 元素晶體的結構43
3.3.2 化合物的結構： 泡林規(guī)則47
3.4 倒易點陣和布里淵區(qū)51
3.4.1 倒易點陣51
3.4.2 布里淵區(qū)53
3.5 衍射與晶體結構的測定56
3.5.1 X射線衍射、電子衍射和中子衍射58
3.5.2 衍射理論65
3.6 無序固體結構71
3.6.1 非晶體73
3.6.2 準晶體75
3.6.3 液晶78
本章小結85
本章參考文獻86
本章習題87
第4章 晶格振動和固體熱性質89
4.1 愛因斯坦聲子模型91
4.2 德拜聲子模型94
4.3 晶格動力學和中子衍射98
4.3.1 晶格動力學98
4.3.2 光學支和聲學支101
4.3.3 聲子能譜的中子衍射測定105
本章小結108
本章參考文獻109
本章習題109
第5章 固體電子理論111
5.1 德魯?shù)履Ｐ停?自由電子氣體113
5.2 索末菲模型： 自由電子費密氣體117
5.2.1 電子的比熱容121
5.2.2 電導率和熱導率123
5.2.3 電子從金屬表面的熱發(fā)射125
5.2.4 霍爾效應127
5.3 能帶理論129
5.3.1 布洛赫定理130
5.3.2 緊束縛模型132
5.3.3 弱晶格勢近似136
5.3.4 密度泛函理論與能帶計算法的介紹139
5.3.5 真實能帶和費密面141
5.3.6 半經(jīng)典模型和有效質量146
本章小結149
本章參考文獻149
本章習題151
第6章 固體的電性質： 輸運過程154
6.1 導體155
6.2 半導體159
6.2.1 半導體的特性161
6.2.2 載流子濃度和遷移率167
6.2.3 半導體器件的基本概念179
6.3 超導體189
6.3.1 超導體的特性191
6.3.2 唯象理論194
6.3.3 微觀BCS理論199
本章小結202
本章參考文獻202
本章習題204
第7章 固體的磁性207
7.1 磁性的量子力學根源210
7.1.1 單原子近似： 原子磁矩211
7.1.2 自由電子近似： 朗道能級214
7.2 磁性的類別217
7.2.1 抗磁性217
7.2.2 順磁性219
7.2.3 鐵磁性225
7.2.4 反鐵磁性和亞鐵磁性230
7.3 自旋與基本粒子的相互作用233
7.3.1 中子磁性衍射和磁結構233
7.3.2 自旋波與中子非彈性散射235
7.3.3 電子自旋共振和核磁共振239
本章小結242
本章參考文獻243
本章習題245
第8章 固體的介電性質和光學性質247
8.1 固體的光性質、電性質和磁性質的統(tǒng)一249
8.2 洛倫茲光學模型和電極化過程251
8.2.1 德魯?shù)陆饘俟鈱W模型256
8.3 激光： 愛因斯坦的受激輻射理論258
8.3.1 輻射的量子力學理論258
8.3.2 微波激射器和激光器260
本章小結263
本章參考文獻264
本章習題265
索引266
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