第1章 固体材料中电子运动状态的基础知识 1
1.1 电子的波动性与量子自由电子理论 1
1.1.1 电子的波粒二象性 1
1.1.2 电子的量子自由电子理论 1
1.1.3 自由电子运动状态的k空间描述 2
1.1.4 电子的能态密度N（E） 3
1.1.5 费米－狄拉克（Fermi－Dirac）分布律 3
1.2 固体能带理论 4
1.2.1 潘纳－克龙尼克模型 4
1.2.2 电子能量E与波矢k的关系 5
1.2.3 能带形成的定性解释 6
1.2.4 晶体的布里渊区 7
1.2.5 能带间隙与能带重叠 8
1.2.6 能带中的能态 9
1.3 固体材料中典型的电子能带 9
1.3.1 传统金属材料 9
1.3.2 半导体材料与绝缘体材料 10
第2章 材料的热学性能 12
2.1 晶格振动 12
2.1.1 一维单原子的晶格振动 12
2.1.2 一维双原子的晶格振动 15
2.1.3 声学支格波和光学支格波 16
2.1.4 周期性边界条件[玻恩－冯卡门（Born－von Karman）边界条件] 18
2.1.5 晶格振动的量子化——声子 19
2.1.6 格波态密度函数和晶格振动能量 21
2.2 材料的热容 22
2.2.1 材料热容的定义 22
2.2.2 晶态固体热容的理论和经验定律 23
2.2.3 其他热容的贡献 25
2.2.4 材料热容和其他物理参数的关系 27
2.3 材料的热膨胀 27
2.3.1 材料的热膨胀及热膨胀系数 27
2.3.2 热膨胀的物理本质 28
2.3.3 热膨胀与其他物理性能的关系 29
2.3.4 影响热膨胀性能的因素 30
2.4 材料的导热性 32
2.4.1 材料的导热性及热导率 32
2.4.2 热传导的物理机制 33
2.4.3 影响材料导热性能的因素 35
2.5 材料的热稳定性 37
2.5.1 热应力 37
2.5.2 抗热冲击断裂性能 39
2.5.3 抗热冲击损伤性能 40
2.5.4 抗热震标准试验 41
2.5.5 影响材料抗热冲击性能的因素 41
习题 43
第3章 材料的导电性能 44
3.1 材料的导电性概述 44
3.1.1 各类材料的导电性概况 44
3.1.2 材料导电性的微观机理 46
3.1.3 材料导电性理论 48
3.2 金属材料的导电性 53
3.2.1 金属材料导电性的典型实验规律 53
3.2.2 金属材料的导电性控制因素 55
3.2.3 温度对金属导电性的影响 56
3.2.4 合金元素与晶体缺陷对金属导电性的影响 57
3.2.5 相变对金属导电性的影响 60
3.2.6 其他因素对金属导电性的影响 61
3.2.7 金属材料电阻率检测的应用 64
3.3 半导体材料的导电性 64
3.3.1 半导体材料及其特征 64
3.3.2 半导体材料的导电性 66
3.3.3 半导体材料导电性的光效应 75
3.3.4 半导体器件及导电特性 76
3.4 离子导电性及超导性简介 79
3.4.1 离子导电性 79
3.4.2 超导性 83
习题 88
第4章 材料的介电性能 90
4.1 电介质的极化 90
4.1.1 介电性能与极化 90
4.1.2 介质的极化机制 94
4.1.3 有效电场和克劳修斯－莫索提方程 99
4.2 交变电场中的相对介电常数 102
4.2.1 弛豫时间和电介质的损耗 102
4.2.2 复数相对介电常数和德拜方程 104
4.2.3 无机电介质的介质损耗 107
4.3 固体电介质的击穿 109
4.4 铁电体 112
4.4.1 铁电体和铁电性 112
4.4.2 铁电体的介电特性及其应用 113
4.5 压电性 114
4.5.1 压电效应及其形成原因 114
4.5.2 机－电耦合 116
4.5.3 压电振子及其参数 117
4.5.4 压电材料及其应用 118
4.5.5 压电陶瓷的极化处理及其性能稳定性 119
习题 120
第5章 材料的磁学性能 122
5.1 材料磁性概述 122
5.1.1 基本磁学量 122
5.1.2 磁性系统的单位 125
5.1.3 磁性起源和自由原子的磁矩 126
5.1.4 材料按磁性分类 128
5.1.5 材料中的原子磁矩 131
5.2 自发磁化理论 134
5.2.1 铁磁材料的自发磁化理论 134
5.2.2 亚铁磁性自发磁化理论 136
5.2.3 亚铁磁性材料 138
5.3 磁各向异性、磁致伸缩和退磁场 140
5.3.1 磁晶各向异性能 140
5.3.2 磁致伸缩效应 142
5.3.3 退磁场能 144
5.4 磁畴 146
5.4.1 磁畴壁 147
5.4.2 磁畴 148
5.4.3 不均匀和多晶材料的磁畴结构 150
5.4.4 单畴结构 151
5.4.5 磁畴在磁场下的运动 151
5.5 磁性材料的磁学参数 155
5.5.1 初始磁化曲线和磁滞回线 155
5.5.2 磁导率 156
5.5.3 剩余磁化强度 157
5.5.4 磁滞回线上的矫顽力 159
5.5.5 磁化强度趋近饱和定律 161
5.5.6 永磁性和永磁体 163
5.6 铁磁性材料在交变磁场中的磁化 166
5.6.1 动态磁化过程的特点和复数磁导率 166
5.6.2 磁谱和截止频率 168
5.6.3 磁性材料的交流损耗 168
5.7 磁电阻效应 174
习题 177
第6章 材料的光学性能 180
6.1 概述 180
6.2 光传播的基本理论——波粒二象性 180
6.3 光通过材料时的折射、反射、吸收和散射特性 183
6.3.1 光通过材料时的折射 183
6.3.2 光在材料界面上的反射 186
6.3.3 光的吸收 187
6.3.4 材料的光散射 192
6.3.5 材料的透光性和颜色 194
6.4 材料的光发射 195
6.4.1 分立中心发光 196
6.4.2 复合发光 197
6.5 材料的受激辐射和激光 199
6.5.1 自发辐射与受激辐射 199
6.5.2 产生激光的必要条件 200
6.5.3 固态激光材料 201
6.6 光纤、光电和非线性光学效应 204
6.6.1 光导纤维 204
6.6.2 光电效应与太阳能电池 205
6.6.3 非线性晶体 207
习题 209
参考文献 211