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虽然固体的物质正在数世纪以来始终是科学界中

 

  固态物理切磋材料的诸多性质,如电阻率热容量德鲁德模子是一个晚期的导电模子,此模子将活动论套用到固体中的电子。透过假设材猜中带有不克不及挪动的正离子、及一团由典范物理中不发生彼此感化的电子所形成的“电子云”,德鲁德模子得以注释电导率和热导率,以及金属的霍尔效应,虽然电子热容被大大地高估了。

  很多材料的特征取决于其晶体布局。有很多晶体学上的技巧能够用来研究晶体布局,如X射线晶体学中子衍射手艺电子衍射。

  Hoffmann, Dieter. Fifty Years of Physica Status Solidi in Historical Perspective. Physica Status Solidi B. 2013, 250 (4): 871–887 [22 April 2015].

  晶状固态材猜中的个体晶体大小会因构成材料及初始的构成前提而有所分歧。日常糊口中会接触的大大都晶状材料都是多晶体,此中的个体晶体大小约正在微不雅标准,可是巨不雅大小的单晶亦可正在天然(如钻石)某人工过程中发生。

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  固态材料由慎密堆积的原子所形成,原子之间有强烈的感化力。此感化力决定了固体的机械性质(如硬度弹性)、热学电学磁学光学等特征。按照构成物质及构成材料时的前提,材料内的原子可能会构成法则(晶体,包罗金属冰)或是犯警则(无定形体,像是一般常见的玻璃)的陈列。

  晶体中微粒的感化力有多种形式。离子晶体中,离子以离子键连系。晶体中,参取成键的原子通过共用电子构成共价键连系。金属晶体中,电子离域,构成金属键惰性气体不成键;固态时,将其堆积的力量来自于各个原子的电子云极化所形成的范德瓦耳斯力。分歧种固体之间的差别,即是源于键结品种的分歧。

  二和后,欧洲也呈现了大型的固体物理学家社群,出格是正在英国、及苏联。正在美国及欧洲,固态物理因正在半导体、超导现象核磁共振等现象上的研究而成为主要的研究范畴。冷和晚期,固态物理的研究对象往往不只止于固体,为1970年代至1980年代凝结态物理学的成长奠定。凝结态物理学次要由研究固体、液体、等离子体及其他复合物的常用技巧构成。目前,固体物理学凡是被认为是凝结态物理学的分支,专注于具固定晶格的固体的性质。

  近电子近似将势能具周期性时的薛定谔方程改写,正在此前提下的波函数解称为布洛赫波。因为布洛赫的理论只合用于周期性势能,且晶体中的原子会不断地随机挪动,打乱周期性,此理论只能算是一个近似。虽然如斯,此近似仍极具价值:没有此近似的话,大大都的固态物理阐发会变得将当棘手,势能取其周期性之间的误差则以摄动理论处置。

  阿诺·索末菲电子模子(别名德鲁德-索末菲模子)中将典范的德鲁德模子取量子力学连系。此模子中,电子被设想为费米气体,该气体中的构成粒子恪守量子力学的费米-狄拉克统计。电子模子对金属的热容量的预测更为精准,但却无释绝缘体为何存正在。

  虽然固体的物质正在数世纪以来一曲是科学界中遍及的问题,以“固体物理学”为名的研究范畴呈现却迟至1940年代才呈现,出格跟着美国物理学会的固态物理部分(Division of Solid State Physics, DSSP)的成立而确定。固态物理部分满脚了工业界中物理学家的需求,固体物理学也因而取固体相关尝试正在手艺上的使用保持正在一路。到了1960年代初期,固态物理部分已成为美国物理学会中最大的部分。

  是凝结态物理学中最大的分支。它研究的对象是固体,出格是原子陈列具有周期性布局的晶体。固体物理学的根基使命是从微不雅上注释固体材料的宏不雅物质,次要理论根本性的量子力学,还会利用到电动力学、统计物理中的理论。次要方式是使用薛定谔方程来描述固体物质的电子态,并利用布洛赫波函数表达晶体周期性势场中的电子态。正在此根本上,成长了固体的能带论,预言了半导体的存正在,而且为晶体管的制制供给理论根本。

  Hoddeson, Lillian; 等. Out of the Crystal Maze: Chapters from The History of Solid State Physics. Oxford University Press. 1992. ISBN 96.

  现实的晶体中存正在晶体缺陷或分歧于抱负布局的犯警则陈列,这些缺陷对现实材料的很多电学及力学上的特征相关键的影响。

  做为一个一般性的理论,固体物理学的研究次要聚焦于晶体。此次要是由于晶体华夏子周期性有帮于数学模子的成立。同样地,晶体材料往往有能够操纵正在工程学上的电机、磁学、光学机械工程性质。

  近电子近似为电子模子的批改版,其借由周期性的摄动模仿导电电子及晶体中的离子之间的彼此感化。 借由导入能带布局的概念,此理论成功注释了导体半导体及绝缘体的存正在。

点击次数:  更新时间:2016-05-052019-10-20