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目录 1

第一章 固体的结构 1

1.1晶体点阵 2

1.2晶体原胞 7

1.2.1初基原胞 8

1.2.2惯用原胞 8

1.2.3维格纳-赛兹原胞 9

1.3晶体的对称性 10

1.4晶体点阵的基本类型 17

1.4.1二维情况 17

1.4.2三维情况 19

1.5晶面和晶向指数 22

1.6简单晶体结构 26

1.6.1金刚石结构 27

1.6.2六角密堆积结构 28

1.6.3氯化钠结构 31

1.6.4氯化铯结构 32

1.6.5立方硫化锌（闪锌矿）结构 32

1.6.6六角硫化锌（纤锌矿）结构 33

1.7非晶结构 34

小结 38

习题 39

参考文献 45

第二章 固体的衍射 46

2.1X射线谱 46

2.2布喇格定律和劳厄方程 48

2.2.1布喇格定律 48

2.2.2劳厄方程 50

2.3倒易点阵 53

2.3.1倒易点阵概念的引出 53

2.3.2晶体点阵和倒易点阵的关系 55

2.3.3厄瓦耳德图解 56

2.4.1劳厄法 59

2.4晶体衍射的实验方法 59

2.4.2周转晶体法 62

2.4.3粉末法 63

2.5布里渊区 65

2.6晶体内电子密度的付里叶分析 71

2.7厚子散射因子 74

2.7.1一个电子对X射线的散射 74

2.7.2一个原子对X射线的散射 76

2.7.3原子散射因子的计算 77

2.8几何结构因子 78

小结 81

习题 83

参考文献 89

第三章 固体的结合 90

3.1晶体中原子间的互作用力和互作用势能 90

3.2晶体的内能 92

3.3离子键和离子型晶体 96

3.3.1离子晶体的结合能 96

3.3.2离子半径和晶体结构间的关系 101

3.4共价键和共价型晶体 105

3.4.1共价键的能量 105

3.4.2轨道的杂化和共价晶体结构 113

3.5金属键和金属型晶体 118

3.6范德瓦斯力和分子型晶体 120

3.6.1范德瓦斯互作用势能 122

3.6.2分子晶体的结合能 125

3.6.3分子型晶体和非晶体 126

3.7氢键和氢键型晶体 128

小结 130

习题 131

参考文献 137

第四章 点阵振动 138

4.1一维点阵振动 139

4.1.1一维单原子的点阵振动 139

4.1.2一维双原子的点阵振动 147

4.2晶体中原子振动的简正坐标和简正频率 152

4.3三维点阵振动 156

4.3.1三维单原子的点阵振动 156

4.3.2带有基元的三维点阵的点阵振动 164

4.4点阵振动的量子化 167

4.4.1点阵振动的量子化 167

4.4.2声子的动量 169

4.4.3爱因斯坦模型 172

4.5晶体对光子和中子的散射 175

4.5.1X射线的热散射 175

4.5.2中子的散射 177

小结 179

习题 180

参考文献 182

第五章 晶体缺陷 183

5.1点缺陷的统计热力学理论 183

5.1.1单一原子晶体中的点缺陷 186

5.1.2离子晶体中的点缺陷 188

5.1.3统计理论的进一步修正 189

5.2扩散 192

5.2.1扩散方程 192

5.2.2扩散的微观机构 193

5.2.3测定扩散系数的实验方法 196

5.3合金及其有序化 198

5.3.1固溶体 200

5.3.2休谟-饶塞里定律 204

5.3.3合金的有序一无序转变 206

5.4位错 210

5.4.1晶体的塑性和滑移 211

5.4.2位错及其主要类型 216

5.4.3位错的应力场 218

5.4.4位错源和位错增殖 221

5.5固体的强度 224

5.5.1固体的脆性强度 224

5.5.2固体强度与时间的关系 227

5.5.3增大固体强度的方法 230

小结 232

习题 233

参考文献 238

第六章 固体的热学性质 239

6.1德拜的固体热容量理论 239

6.1.1德拜理论 240

6.1.2德拜理论和实验的比较 245

6.2晶体的状态方程和热膨胀 247

6.2.1晶体的状态方程 248

6.2.2晶体的热膨胀和非简谐作用 249

6.3.1声子一声子相互作用 251

6.3晶体的热传导 251

6.3.2晶体的热导率 252

6.3.3热导率与温度的关系 253

6.4金属自由电子气模型 255

6.5费密-狄拉克分布 258

6.6电子气的性质 262

6.7电子气的热容量 267

6.8金属的电导率和热导率 270

6.8.1金属的电导率 270

6.8.2金属的热导率 272

6.8.3金属的热导率与电导率之比 274

小结 275

习题 277

参考文献 280

第七章 能带理论 283

7.1电子在周期势场中运动的波函数 283

7.1.1平移算符 284

7.1.2波函数的平移性质 285

7.1.3布洛赫波 287

7.1.4波函数在有限晶体的归一化 288

7.2电子在周期势场中运动的速度和加速度 291

7.2.1准动量 292

7.2.2电子的有效质量 295

7.2.3速度和准动量间的关系 299

7.2.4加速度 302

7.3微扰理论 305

7.4准自由电子近似 308

7.4.1模型和零级近似 308

7.4.2微扰计算 310

7.4.3简并微扰计算 312

7.4.4能带的形成 318

7.5准束缚电子近似 323

7.5.1零级近似波函数 324

7.5.2微扰分析 326

7.5.3能量计算 328

7.5.4简立方、体心立方和面心立方晶体的能带 330

7.6.1原胞法，金属的结合能 336

7.6能带的计算 336

7.6.2缀加平面波（APW）法 343

7.6.3膺势法 344

7.7导体、半导体和绝缘体 346

7.8能态密度 350

7.9X射线谱和能带结构 354

7.10能带理论的限制，金属—绝缘体转变 355

小结 357

习题 358

参考文献 368

8.1金属的能带结构和费密面 369

第八章 金属的费密面和导电性 369

8.1.1单价金属的能带结构和费密面 370

8.1.2多价金属费密面的构成 373

8.1.3过渡金属的能带结构 378

8.2测定费密面的实验方法 379

8.2.1晶体电子在磁场中的运动 379

8.2.2电子轨道的量子化 382

8.2.3德哈斯-范阿耳芬效应 386

8.3分布函数和玻耳兹曼方程 390

8.4金属的电导率 394

8.5.1用τ（k）表述碰撞项的条件 398

8.5各向同性弹牲散射和弛豫时间 398

8.5.2弛豫时间 401

8.6点阵散射和电导 401

8.6.1点阵振动引起的点阵势能的变化 402

8.6.2点阵振动对电子的散射几率 403

8.6.3微扰矩阵元的计算 405

8.6.4弛豫时间的计算 406

8.7合金的性质和能带结构 410

8.8合金的电导 415

小结 417

习题 419

参考文献 424