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第1章 量子力学简介 1

1.1 波粒二象性与不确定关系 1

1.1.1 波粒二象性 1

1.1.2 不确定关系 3

1.2 薛定谔方程与波函数 6

1.2.1 薛定谔方程的形式 6

1.2.2 波函数的物理意义和数学性质 7

1.3 薛定谔方程的解 8

1.3.1 一维无限深势阱中的粒子 8

1.3.2 一维有限深势阱中的粒子与隧道效应 12

1.3.3 一维谐振子 16

1.3.4 氢原子中的电子 18

1.3.5 多电子原子结构 30

1.4 量子力学中的力学量 33

1.4.1 力学量的算符 33

1.4.2 算符的数学性质 36

1.4.3 力学量算符的性质 38

1.4.4 算符的应用 39

1.5 定态微扰论 41

1.5.1 非简并定态微扰论 42

1.5.2 简并定态微扰论 43

1.6 双原子分子 44

1.6.1 H2分子与共价键 44

1.6.2 电子配对法与分子轨道法 50

1.7 波的补充知识 52

1.7.1 几个重要概念 53

1.7.2 三维平面波与波矢 54

1.7.3 弹性纵波与弹性横波 55

1.7.4 群速度 58

1.7.5 驻波与简正模式 60

第2章 晶体的结构、衍射与结合 63

2.1 基元、原胞与基矢 63

2.1.1 基元与布拉菲点阵 63

2.1.2 原胞与基矢 64

2.2 晶体的衍射 66

2.2.1 独立电子对X射线的散射 66

2.2.2 原子对X射线的相干散射 68

2.2.3 晶体对X射线的相干散射 71

2.2.4 非晶体对X射线的相干散射 79

2.3 倒易空间与傅里叶变换 83

2.3.1 倒易空间 83

2.3.2 傅里叶变换 87

2.4 晶体的结合 89

2.4.1 晶体结合能 89

2.4.2 离子晶体中的结合 92

2.4.3 共价晶体中的结合 94

2.4.4 金属晶体中的结合 97

2.4.5 范德瓦尔斯结合 97

2.4.6 氢键结合 98

2.4.7 混合键晶体 98

第3章 晶格振动 100

3.1 一维原子链的振动 100

3.1.1 一维单原子链的振动 100

3.1.2 一维双原子链的振动 104

3.2 三维晶格的振动与频谱 107

3.2.1 动力学矩阵方法简介 107

3.2.2 晶格振动的一般结论 109

3.2.3 晶格振动的频谱（模式密度） 111

3.3 晶格振动的量子化与声子 114

3.3.1 简正坐标 114

3.3.2 耦合谐振子的运动方程与坐标变换 116

3.3.3 三维晶体中的情况 118

3.4 离子晶体中的长光学波 120

3.4.1 黄昆方程及其解 120

3.4.2 介电函数与待定系数的确定 123

3.4.3 极化激元 125

3.5 统计物理简介 125

3.5.1 经典统计理论 126

3.5.2 量子统计简介 138

第4章 热学性质 143

4.1 晶格热容 143

4.1.1 简谐近似 143

4.1.2 爱因斯坦模型 144

4.1.3 德拜模型 144

4.2 晶体物态方程与晶体热膨胀 146

4.2.1 晶体物态方程 146

4.2.2 晶体热膨胀 147

4.3 晶格热传导 148

4.3.1 热传导的物理图像 148

4.3.2 正常过程与翻转过程 151

第5章 金属电子论 153

5.1 金属自由电子的量子理论 153

5.1.1 自由电子的能级与态密度 153

5.1.2 费米分布与费米能 155

5.1.3 电子气的比热容 156

5.2 金属的导电过程 158

5.2.1 玻耳兹曼方程 158

5.2.2 金属电导率 160

5.2.3 电阻率与温度的关系 162

5.3 磁场中金属的输运性质 163

5.3.1 同时存在电场、磁场的玻耳兹曼方程 164

5.3.2 霍尔效应 165

5.3.3 磁致电阻 166

5.4 电子发射 168

5.4.1 电子热发射 168

5.4.2 光电效应 170

5.4.3 场致发射 171

第6章 能带理论 175

6.1 能带论基础 175

6.1.1 绝热近似 176

6.1.2 单电子近似（哈特利-福克自洽场近似） 177

6.1.3 周期场近似 178

6.1.4 布洛赫定理 178

6.2 近自由电子近似 181

6.2.1 模型与推导 182

6.2.2 布里渊区与能带 187

6.3 紧束缚近似 191

6.3.1 模型与推导 191

6.3.2 能带理论在金属晶体中的应用 198

6.4 晶体电子的速度、准动量与有效质量 204

6.4.1 晶体电子的速度 204

6.4.2 准动量 205

6.4.3 加速度与有效质量 206

6.5 导体、绝缘体与半导体 209

6.5.1 满带电子不导电 209

6.5.2 不满带电子导电 210

6.5.3 导体、绝缘体与半导体的能带模型 211

6.5.4 空穴 212

6.6 晶体电子的态密度 213

第7章 半导体 218

7.1 半导体概述 218

7.1.1 半导体的一般性质 218

7.1.2 结合类型与晶格结构 218

7.1.3 能带结构 219

7.2 半导体中的杂质 222

7.2.1 锗、硅中的杂质 222

7.2.2 Ⅲ-Ⅴ族化合物中的杂质 226

7.2.3 杂质的补偿作用 226

7.3 平衡载流子 228

7.3.1 本征半导体的载流子浓度 228

7.3.2 杂质半导体的载流子浓度 232

7.4 非平衡载流子 241

7.5 p-n结 245

7.5.1 平衡p-n结的性质 245

7.5.2 p-n结的电流—电压特性 248

7.5.3 p-n结的击穿 250

7.5.4 p-n结的光生伏特效应 251

第8章 固体磁性 253

8.1 原子磁性 253

8.1.1 轨道磁矩、自旋磁矩与原子磁矩 253

8.1.2 洪特定则 254

8.1.3 磁场中的原子（离子）拉摩进动 255

8.1.4 原子磁性的量子力学解释 257

8.2 固体磁性与逆磁体 258

8.2.1 固体磁性分类 258

8.2.2 固体的逆磁性与逆磁体 259

8.3 导电电子的磁性 261

8.3.1 半导体中传导电子的顺磁性 262

8.3.2 金属中自由电子的泡利顺磁性 262

8.4 磁性离子固体的顺磁性 265

8.4.1 顺磁性的统计理论 266

8.4.2 关于顺磁盐的讨论 268

8.5 铁磁性与唯象理论 270

8.5.1 自发磁化的外斯分子理论 271

8.5.2 高温顺磁性的分子场解释 273

8.5.3 磁畴与技术磁化 274

8.6 铁磁性与交换作用 277

8.6.1 交换作用 277

8.6.2 自旋波与磁振子 280

8.7 反铁磁性与亚铁磁性 283

附录 基本物理常数表 286

参考文献 287

后记 288