材料物理基础PDF电子书下载
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第1章 热力学基础知识1
1.1 热平衡定律与温度1
1.1.1 热力学基本概念1
1.1.2 热平衡定律，温度的定义5
1.2 热力学第一定律6
1.2.1 热力学第一定律的表述6
1.2.2 功的表达式6
1.2.3 热量的表示式8
1.3 热力学第二定律8
1.3.1 热力学第二定律的两种表述9
1.3.2 熵9
1.3.3 热力学基本方程9
1.3.4 理想气体的熵9
1.4 热力学函数与特性函数10
1.4.1 热力学函数10
1.4.2 特性函数10
1.4.3 其他简单系统的情形11
1.5 麦克斯韦关系及其应用11
1.5.1 麦克斯韦关系11
1.5.2 麦克斯韦关系的应用举例12
1.6 磁介质的热力学性质14
1.6.1 简单磁介质系统的热力学性质15
1.6.2 复杂磁介质系统15
1.7 热力学第三定律16
1.7.1 热力学第三定律的表述16
1.7.2 绝热去磁降温16
1.7.3 绝对熵17
1.8 开放系统的热力学基本方程及化学势17
1.8.1 开放系统的热力学基本方程17
1.8.2 化学势17
1.8.3 相平衡18
本章思维导图18
思考题19
习题19
第2章 近独立粒子的最概然分布20
2.1 粒子运动状态的经典描述20
2.1.1 相空间（μ空间）20
2.1.2 自由粒子在相空间的运动状态21
2.1.3 线性谐振子在相空间的运动状态22
2.2 粒子运动状态的量子描述23
2.2.1 线性谐振子23
2.2.2 外磁场中的电子自旋24
2.2.3 转子24
2.2.4 经典描述与量子描述的差别25
2.3 粒子运动状态的半经典近似25
2.3.1 半经典近似25
2.3.2 自由粒子的量子态26
2.3.3 自由粒子的态密度27
2.4 系统微观运动状态的描述28
2.4.1 近独立的全同粒子系统29
2.4.2 费米子和玻色子29
2.4.3 全同性原理与定域系统30
2.4.4 定域系统、玻色系统和费米系统量子态的区别30
2.5 等概率原理32
2.6 能级的分布与系统的微观状态32
2.6.1 能级的分布32
2.6.2 分布对应的系统微观状态33
2.6.3 玻尔兹曼系统（定域系情形）的微观状态数34
2.6.4 玻色系统的微观状态数35
2.6.5 费米系统的微观状态数35
2.6.6 非简并性条件35
2.7 玻尔兹曼分布37
2.7.1 玻尔兹曼分布的导出37
2.7.2 单粒子量子态上的平均粒子数38
2.7.3 平衡状态下的分布38
2.8 玻色分布与费米分布39
2.8.1 玻色分布39
2.8.2 费米分布40
2.9 三种最概然分布的关系41
本章思维导图42
思考题42
习题42
第3章 玻尔兹曼统计44
3.1 热力学量的统计表达式44
3.1.1 配分函数Z44
3.1.2 β的物理意义45
3.1.3 热力学公式45
3.1.4 其他简单系统47
3.2 单原子分子理想气体的状态方程48
3.2.1 配分函数49
3.2.2 内能50
3.2.3 压强50
3.3 麦克斯韦速度分布律51
3.3.1 速度分布51
3.3.2 速率分布53
3.4 能量均分定理54
3.4.1 能量均分定理的导出54
3.4.2 能量均分定理的应用55
3.5 理想气体的混合熵59
3.5.1 两种气体的混合59
3.5.2 吉布斯佯谬59
3.5.3 对熵公式的修正60
3.6 顺磁性固体60
3.6.1 顺磁固体模型61
3.6.2 磁偶极子的分布61
3.6.3 总磁矩62
3.6.4 内能63
3.6.5 熵63
本章思维导图64
思考题64
习题64
第4章 玻色统计与费米统计66
4.1 热力学量的统计表达式66
4.1.1 巨配分函数？与内能U66
4.1.2 平均粒子数N和广义力Y67
4.1.3 熵和玻尔兹曼因子67
4.2 弱简并的玻色气体和费米气体67
4.3 光子气体69
4.3.1 光子气体的分布函数，普朗克公式69
4.3.2 光子气体的热力学量71
4.4 玻色-爱因斯坦凝聚72
4.4.1 玻色-爱因斯坦凝聚理论描述73
4.4.2 玻色-爱因斯坦凝聚的实验研究75
4.5 强简并费米理想气体77
4.5.1 T=0 K时的基态77
4.5.2 T＞0 K时的情形78
4.5.3 费米气体的热力学量79
4.5.4 金属中的自由电子模型79
4.5.5 自由电子气体的费米能与费米温度80
4.5.6 金属中自由电子的热容80
本章思维导图81
思考题81
习题81
第5章 量子力学基本概念83
5.1 简述量子力学的建立83
5.2 光的波粒二象性84
5.2.1 黑体辐射85
5.2.2 光电效应85
5.2.3 康普顿散射86
5.3 原子结构的玻尔理论88
5.4 德布罗意波90
本章思维导图91
思考题91
习题91
第6章 波函数和薛定谔方程93
6.1 波函数与算符93
6.2 波函数的统计解释95
6.2.1 概率波95
6.2.2 波函数的归一化96
6.2.3 对波函数的说明97
6.3 态的叠加原理97
6.4 薛定谔方程98
6.4.1 不同体系的薛定谔方程99
6.4.2 薛定谔方程的讨论101
6.5 定态薛定谔方程103
6.5.1 定态薛定谔方程的形式103
6.5.2 能量本征值与能量本征方程104
6.6 一维无限深势阱105
6.7 线性谐振子107
本章思维导图111
思考题111
习题112
第7章 力学量与粒子运动114
7.1 力学量的算符理论114
7.1.1 表示力学量的算符114
7.1.2 算符的运算规则116
7.2 厄米算符117
7.2.1 厄米算符与本征值117
7.2.2 厄米算符本征函数的正交性117
7.3 动量算符和角动量算符的本征方程118
7.3.1 动量算符118
7.3.2 角动量算符119
7.4 单个电子在库仑场中的运动121
7.5 氢原子123
7.5.1 能级123
7.5.2 电子的空间概率分布124
7.5.3 径向概率分布125
7.6 自旋126
7.6.1 电子自旋算符与自旋波函数127
7.6.2 总角动量128
7.7 算符与力学量的关系129
7.7.1 力学量与算符关系的假定129
7.7.2 平均值130
7.8 力学量的对易关系与测不准关系131
7.8.1 坐标与动量算符的对易关系132
7.8.2 角动量算符的对易关系132
7.8.3 两力学量算符同时具有确定值的条件133
7.8.4 测不准关系（不对易的情形）133
本章思维导图135
思考题135
习题136
第8章 定态问题的近似方法137
8.1 非简并定态微扰理论137
8.2 简并情况的定态微扰理论140
8.3 变分法142
本章思维导图145
思考题145
习题146
第9章 晶体结构147
9.1 固体、晶体和非晶体147
9.2 晶体的周期性结构及描述149
9.2.1 基元、格点149
9.2.2 格点和空间点阵理论150
9.2.3 晶格结构的代表单元——原胞和晶胞150
9.2.4 简单格子与复式格子154
9.2.5 晶向、晶面和指数154
9.3 晶体结合与常见的实际晶体结构156
9.3.1 原子的负电性156
9.3.2 晶体的结合能159
9.3.3 晶体的结合类型与常见的实际晶体结构160
9.4 晶体结构的对称性与晶系163
9.4.1 晶体对称性定律164
9.4.2 晶体的宏观对称性与基本的点对称操作165
9.4.3 晶体宏观对称性的描述与点群166
9.4.4 晶体微观对称性的描述与空间群167
9.4.5 晶系与布拉维晶胞167
9.5 倒格子与布里渊区169
9.5.1 倒格子概念的引入169
9.5.2 倒格子的基本性质与倒易空间171
9.5.3 布里渊区174
9.6 晶体X射线衍射初步175
9.6.1 衍射极大条件176
9.6.2 X射线衍射强度178
9.6.3 X射线的主要实验方法181
本章思维导图182
思考题182
习题183
第10章 晶格振动与固体的热学性质184
10.1 原子间作用力与原子振动184
10.1.1 原子间相互作用力的一般性描述184
10.1.2 原子在平衡位置附近的振动与简谐近似185
10.2 一维单原子链的振动186
10.2.1 模型与动力学方程186
10.2.2 周期性边界条件186
10.2.3 格波187
10.3 一维双原子链的振动190
10.3.1 模型与动力学方程191
10.3.2 色散关系191
10.3.3 色散关系分析192
10.3.4 格波波矢q的个数、振动模式及模式数192
10.3.5 推广至三维晶格振动193
10.3.6 声学波与光学波的深入分析193
10.4 正则坐标与声子194
10.4.1 正则坐标195
10.4.2 从经典力学到量子力学196
10.4.3 声子197
10.5 晶格振动谱的实验测定197
10.6 固体的热性质及热容199
10.6.1 固体热容的经典模型199
10.6.2 晶格振动的热力学函数200
10.6.3 模式密度201
10.6.4 固体热容的量子模型203
10.7 晶格振动的非谐效应206
10.7.1 晶体的自由能和状态方程207
10.7.2 晶体的热膨胀与非谐效应207
10.7.3 晶体的热传导与非谐效应208
本章思维导图208
思考题209
习题209
第11章 固体能带理论211
11.1 固体能带理论的基本假设211
11.2 周期场中单电子状态的一般属性213
11.2.1 布洛赫定理214
11.2.2 布洛赫定理的证明214
11.2.3 波矢k的意义及取值216
11.2.4 能带217
11.2.5 晶体电子能带结构的一般特征219
11.2.6 晶体电子的能带图像及表示法220
11.3 能带的计算221
11.3.1 近自由电子近似221
11.3.2 紧束缚近似228
11.4 晶体中电子的准经典运动231
11.4.1 晶体中电子的准经典运动与平均速度232
11.4.2 准经典运动的基本方程232
11.4.3 晶体电子的有效质量233
11.5 固体导电性能的能带论解释234
11.5.1 电子填充情况与导电性234
11.5.2 导体、绝缘体和半导体235
11.5.3 空穴237
11.6 能态密度237
11.6.1 能态密度的定义238
11.6.2 能态密度的实验测定239
11.7 金属电子的统计分布与电子热容239
11.7.1 金属电子论的经典模型240
11.7.2 金属电子论的量子模型240
11.7.3 金属电子的费米分布241
11.7.4 费米面的确定242
11.7.5 金属电子的热容244
本章思维导图245
思考题246
习题246
第12章 半导体248
12.1 半导体的能带结构与类型248
12.1.1 本征半导体与杂质半导体250
12.1.2 n型半导体与p型半导体251
12.1.3 直接带隙半导体与间接带隙半导体253
12.1.4 带边有效质量及测量254
12.2 半导体中载流子的统计分布255
12.2.1 半导体载流子近似玻尔兹曼统计255
12.2.2 载流子浓度与费米能256
12.2.3 杂质激发257
12.2.4 本征激发258
12.3 半导体的电导率、迁移率与霍尔效应258
12.3.1 迁移率与电导率258
12.3.2 霍尔效应259
12.4 非平衡载流子260
12.4.1 非平衡载流子的复合和寿命261
12.4.2 非平衡载流子的扩散261
12.4.3 太阳能电池中的光生非平衡载流子262
本章思维导图263
思考题263
习题264
参考文献265
附录266
附录A 常用的基本物理常数266
附录B 证明达到热平衡的两系统β相同267
附录C 斯特林近似公式268
附录D 统计物理学常用的几个积分公式269
附录E 球谐函数Y ？m（θφ）271
附录F 拉盖尔多项式274
附录G 约化质量275
附录H 量子力学的五个基本假设276
附录I 晶体中电子平均速度的推导277
附录J 本书主要符号279
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摘要：本文详细介绍了“材料物理基础.pdf电子书版文档下载”这一资源，从其内容、下载途径、应用领域以及价值评估四个方面进行了深入剖析，旨在为读者提供全面了解这一资源的途径和方法。
1、内容概述
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书中详细介绍了材料的基本概念，如晶体结构、相变、缺陷等，为读者打下了坚实的理论基础。同时，书中还介绍了材料的性质，如力学性能、热性能、电性能等，以及材料的结构，如晶体结构、非晶体结构等。此外，书中还探讨了材料的性能与应用，为读者提供了丰富的实践案例。
该书内容全面，既有理论深度，又有实践广度，对于材料科学、物理学等相关专业学生和研究人员来说，是一本不可多得的参考资料。
2、下载途径
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其次，可以访问相关学术网站或论坛，这些网站和论坛通常会分享一些学术资源，包括电子书。在这些网站上，读者可以找到“材料物理基础.pdf电子书版文档下载”的相关信息。
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3、应用领域
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