量子力學基礎與固體物理學

內容簡介

本書編寫的主要目的是為強化材料學科本科生的物理基礎，加強對微觀物質認識的理論和處理問題的方式與方法，為學生進一步深入學習和研究材料科學打下堅實基礎。本書分為兩篇11章。上篇7章為量子力學部分，從第1章對量子理論發展史的回顧引出量子概念，到第7章近似法求解薛丁格方程，給出物理理論處理問題的基本思路，基本涵蓋了量子力學中最基本的概念、處理問題的方式和典型問題的解法等；下篇4章為固體物理學部分，包括固體結構、晶格振動與晶體的熱學性質、固體的結合、固體電子論，基本涵蓋的固體物理學最基本的內容，重點在晶格振動和固體電子論兩部分。

本書可以作為相關專業本科生、研究生學習量子力學和固體物理的入門教材和參考書。

前言

本書是編者根據在福州大學材料科學與工程學院多年講授“量子力學基礎與固體物理學”這門課程的講義基礎上擴展編著而成。2005年福州大學材料學院為了加深學生的物理基礎，提出要開設固體物理學這門課程，討論中編者提出固體物理學課程的先修課程要有量子力學，不然學生很難理解有關概念和處理問題的方法。既然有了這個問題，後來的討論就傾向於把量子力學的內容也加進來，於是福州大學材料學院開設了這門“量子力學基礎與固體物理學”本科課程。全世界的高等學校都是把兩部分作為兩門課程分別開設的，但在福州大學材料學院由於學時限制，不可能作為兩門課程來開設。2007年春，這門課程作為選修課開始給2004級本科生開設，後來又變成必修課，再後來作為非高分子方向的必選課程。

材料是人類技術進步甚至是人類文明進化的標誌。比如用石器時代、青銅器時代和鐵器時代來表達人類文明史的不同階段；近現代，從19世紀中葉到目前，人類又經歷了從鋼鐵時代向以矽晶片為代表的電子時代的過渡。與此同時材料也是人類生存和發展的重要物質基礎。

從材料的傳統分類，有金屬材料、陶瓷材料、玻璃、水泥、高分子材料、複合材料，而從使用特點分類有結構材料和功能材料，當今又有所謂環境材料、納米材料等不一而足。材料分類與品種非常複雜，五花八門。

然而不論材料的分類與品種多么繁多複雜，所有材料都是由不同的原子組成的，而原子又是由不同數量的質子和中子形成的原子核與核外若干電子構成的，也就是說，所有材料的組成基礎都是電子、中子、質子等基本粒子。描述這些基本粒子運動規律的理論就是量子力學，因此量子論的一些基本概念和研究方法也可以說是材料科學的基礎。要想深刻認識和理解材料的有關性質和屬性，就必須對組成材料的微觀粒子的運動行為和規律有準確的了解和認識，這只能通過量子力學來實現。量子力學作為一種基本理論，內容深刻，內容覆蓋也較多，本課程量子力學基礎部分只占一半學時，著重講授量子的概念、波粒二象性、波函式、薛丁格方程、一維定態問題、力學量算符、展開假定、中心力場、氫原子、微擾理論等基礎內容，為進一步深入學習量子力學和其他如固體物理等課程打下基礎。但作為教材出版，為了使量子力學的基礎理論在本教材中顯得更“完整”一點，量子力學的表象理論也作為一章加以介紹，以作為有興趣的讀者的擴展讀物，但不作為課堂內容講授。

固體物理學是研究固體材料最基本規律的學科，是在量子論基礎上描述原子規則排列形成晶體後體現出的一些基本規律的科學，是系統理解材料結構與性能相互關係的基礎，是材料科學與工程專業最應該學透的基礎學科。同樣由於學時限制，本課程中也只講授最基本的內容。主要有晶體結構、晶體的結合、晶格振動、能帶理論基礎等內容，為學生進一步深入學習固體物理課程和其他材料有關學科打下良好的理論基礎。

量子力學基礎與固體物理學

基本介紹

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