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绪言 1

第1章 量子力学基础 4

1.1 波粒二象性 4

1.1.1 从光子说到概率波 4

1.1.2 波粒二象性的必然结果——“不确定关系” 6

1.2 波函数 7

1.2.1 波函数ψ 7

1.2.2 波函数的性质 9

1.3 薛定谔方程 10

1.3.1 含时薛定谔方程 10

1.3.2 定态薛定谔方程 11

复习题 12

第2章 固体材料的电子理论 13

2.1 固体电子模型 13

2.1.1 能带理论的一般性介绍 13

2.1.2 晶体中电子的运动 14

2.1.3 近自由电子近似的一维模型 14

2.1.4 周期势场中自由电子的运动 15

2.1.5 简并微扰理论 17

2.1.6 能带及其一般性质 19

2.2 三维周期场中电子运动模型 20

2.2.1 三维周期场中电子运动 20

2.2.2 三维周期场中电子运动的特殊性质 21

2.3 固体材料电子论基础 22

2.3.1 电子气的能量状态——金属中自由电子的能级和状态密度 22

2.3.2 电子气的费米能量及有关参量 24

2.3.3 费米能EF的确定 25

2.3.4 费米参量 26

2.4 电子热容量 27

2.5 功函数和接触电势 29

2.5.1 热电子发射和功函数 29

2.5.2 不同金属中电子的平衡和接触电势 29

2.6 金属的电导理论 30

2.7 固体导电性能的能带论解释 31

2.7.1 能带电子填充情况与导电性 31

2.7.2 导体、绝缘体、半导体 32

复习题 34

第3章 材料的导电性能 36

3.1 材料的导电性 36

3.1.1 电导的定义 36

3.1.2 电阻率和电导率 37

3.2 金属的导电性 39

3.2.1 金属的导电机制 39

3.2.2 电阻率和温度的关系 40

3.2.3 固溶体与电阻率的关系 41

3.2.4 电阻率与应力的关系 44

3.2.5 冷加工对电阻率的影响 44

3.2.6 晶体缺陷对电阻率的影响 45

3.2.7 尺寸效应和晶体各向异性对电阻率的影响 45

3.3 半导体的电导 46

3.3.1 半导体的本征导电 46

3.3.2 载流子浓度 47

3.3.3 掺杂半导体 49

3.3.4 半导体的导电性与温度的关系 50

3.4 离子电导 51

3.4.1 离子载流子的浓度 51

3.4.2 离子电导机制 51

3.4.3 离子电导 52

3.4.4 影响离子电导的因素 53

3.4.5 快离子电导 54

3.4.6 高分子电导 55

3.5 无机非金属材料的电导 57

3.5.1 玻璃态的电导 57

3.5.2 多晶多相固体材料的电导 57

3.5.3 无机材料电导的混合法则 58

3.6 导电功能材料 59

3.6.1 半导体材料 59

3.6.2 超导体材料 63

3.6.3 电导功能材料 67

3.6.4 电接触材料 70

3.7 电性能测量及其应用 73

3.7.1 惠斯通（Wheatstone）单电桥法 73

3.7.2 双电桥法 74

3.7.3 电位差计法 74

3.7.4 直流四探针法 75

3.7.5 高电阻率测量 76

3.8 电阻分析法在材料中的应用 77

复习题 78

第4章 材料的介电性能 79

4.1 介质极化和静态介电系数 79

4.1.1 电极化的概念 79

4.1.2 电极化的微观过程 82

4.1.3 电介质中的有效场和克劳修斯-莫索提方程 88

4.2 交变电场中的电介质 90

4.2.1 介电弛豫现象 90

4.2.2 复介电系数和介质损耗 91

4.2.3 德拜方程 93

4.3 电介质的介电强度 95

4.3.1 电介质的电导和击穿 95

4.3.2 固体电介质的击穿理论 96

4.3.3 影响固体电介质击穿强度的主要结构因素 99

4.4 极性电介质 101

4.4.1 极性材料的小信号电学性质 101

4.4.2 极性材料的大信号电学性质 103

4.5 电介质材料的应用 107

复习题 108

第5章 材料的磁学性能 110

5.1 物质磁性概述 110

5.1.1 基本磁学量 110

5.1.2 材料磁性分类 112

5.2 物质铁磁性的微观本质 114

5.2.1 电子壳层与磁性 114

5.2.2 角动量耦合和原子总磁矩 115

5.2.3 洪德规则 117

5.3 铁磁性物质的基本特征 118

5.3.1 自发磁化及交换作用 118

5.3.2 磁化率和磁滞回线 122

5.4 磁各向异性与磁致伸缩 123

5.4.1 磁各向异性 123

5.4.2 磁致伸缩 124

5.5 铁氧体 126

5.5.1 亚铁磁性 126

5.5.2 尖晶石铁氧体 126

5.5.3 石榴石铁氧体 128

5.5.4 磁铅石铁氧体 130

5.6 磁性材料的典型应用 133

5.6.1 信息存储功能磁性材料 133

5.6.2 永磁材料 136

5.6.3 磁性微粒子功能材料——磁性流体材料 138

5.7 材料磁性能的测量 140

5.7.1 冲击法测量软磁环形试样的磁性 140

5.7.2 冲击法测量硬磁材料的磁性 143

5.7.3 硬磁材料退磁曲线的测量 143

5.7.4 交流磁性自动测量 143

复习题 145

第6章 材料的光学性能 147

6.1 光的本性 147

6.1.1 光的波粒二象性 147

6.1.2 光的干涉和衍射 149

6.2 材料对光传播的影响 150

6.2.1 材料的光反射、折射和透射 150

6.2.2 晶体的双折射与二向色性 153

6.2.3 光散射 156

6.2.4 材料对光的吸收和色散 164

6.2.5 材料的透射 169

6.3 材料颜色形成的化学机理 170

6.3.1 颜色的形成 170

6.3.2 变色材料 171

6.4 材料的光发射和受激辐射 174

6.4.1 能量注入 174

6.4.2 材料的发光 175

6.4.3 发光的物理过程 176

6.5 光学材料 178

6.5.1 光学功能材料 178

6.5.2 光电转换材料 180

6.5.3 光存储材料 184

复习题 187

第7章 材料的热学性能 189

7.1 晶格热振动 189

7.2 材料的热容 195

7.2.1 热容的概念 195

7.2.2 固体热容理论揭示 196

7.2.3 材料的德拜温度及其相变 199

7.3 材料的热膨胀性能 201

7.3.1 热膨胀系数 201

7.3.2 固体热膨胀机理 202

7.3.3 热膨胀系数的影响因素 204

7.3.4 多晶体复合材料热膨胀 205

7.3.5 固体材料热膨胀的影响因素 207

7.4 材料热传导 209

7.4.1 基本概念和基本定律 209

7.4.2 热传导理论 210

7.4.3 多相复合材料的导热系数 215

7.4.4 导热系数的影响因素 215

7.5 材料的抗热震性 221

复习题 227

第8章 材料弹性与阻尼性能 228

8.1 弹性与广义弹性 228

8.1.1 弹性参量 228

8.1.2 常规弹性的物理本质 231

8.1.3 高弹性的物理本质 233

8.1.4 黏弹性 235

8.2 阻尼与阻尼材料 236

8.2.1 材料阻尼的产生机理 236

8.2.2 阻尼的数学描述 238

8.2.3 表征材料阻尼性能的参量 240

8.2.4 阻尼材料的分类 242

8.2.5 阻尼结构 247

复习题 250

参考文献 251