晶格动力学理论

晶格动力学理论 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:北京大学出版社
作者:M.玻恩
出品人:
页数:524 页
译者:葛惟锟
出版时间:1989年11月
价格:28.0
装帧:平装
isbn号码:9787301008362
丛书系列:北京大学物理学丛书
图书标签:
  • 固体物理
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具体描述

这是一部享有世界声誉的名著,是固体物理领域的经典著作之一。本书系统、全面地阐述了品格动力学的有关理论。全书共分两篇。第一篇为基本理论,内容包括原子力、品格振动、弹性与稳定性等三章;第二篇为普遍理论,内容包括量子力学基础、长波法、自由能、光学效应等四章。书中给出了作者在这些领域多年的具有世界水平的研究成果。

《晶格动力学理论》是一部深入探讨物质微观结构及其运动规律的学术著作。本书旨在为读者提供一个全面而系统的视角,以理解固体材料在原子和分子层面上的行为。 在宏观世界中,我们习惯于将物质视为连续的,但当我们深入到物质的构成单元——原子——时,它们并非静止不动。相反,原子在各自的平衡位置附近进行着持续的振动,这种振动构成了晶格动力学的核心研究对象。这些振动并非孤立的,而是相互关联、协同作用的,它们以波的形式在晶格中传播,我们称之为声子。 本书的第一部分将从基础概念入手,详细介绍晶格的周期性结构,包括布拉维格子、晶胞、倒格子等基本概念,为理解晶格振动奠定基础。我们将探讨简谐近似的有效性,以及如何利用势能函数来描述原子间的相互作用。在此基础上,本书将引入描述晶格振动的数学框架,包括格林函数法、动力学矩阵以及本征模式的求解。读者将学习如何构建和分析动力学矩阵,从而理解声子的色散关系,即声子频率与波矢之间的关系。 接着,本书将深入探讨声子的概念。声子不仅是量子化的晶格振动模式,更是一种准粒子,它们具有能量和动量,并在材料的许多物理性质中扮演着至关重要的角色。我们将详细阐述普朗克振子的概念,以及如何将其应用于描述晶格的内能、比热等热学性质。读者将了解到,在低温下,晶格比热遵循德拜定律,而在高温下则趋于经典值。此外,声子之间的散射和相互作用是理解材料传热、电导等性质的关键。我们将分析声子-声子相互作用,以及声子与电子、声子与磁矩等其他准粒子的相互作用,这些相互作用是解释材料电阻率、热电效应等现象的根本原因。 本书的另一重要组成部分将聚焦于晶格动力学在材料科学中的应用。我们将探讨晶格振动如何影响材料的力学性质,例如弹性模量、韧性以及相变行为。例如,某些材料的软化是由于其晶格振动模态的失稳所致。此外,晶格动力学在描述铁电性、压电性、介电常数等方面也发挥着关键作用。 ferroelectric materials 的极化与声子模式的相互作用密切相关,而压电效应则源于晶格畸变与电场之间的耦合。 除了阐述基础理论,本书还将介绍一些先进的计算方法,用于模拟和分析晶格动力学。密度泛函理论(DFT)是现代计算材料科学的核心工具之一,它能够准确计算原子间的相互作用势,从而为计算动力学矩阵和声子谱提供输入。我们将介绍如何利用DFT计算材料的声子色散曲线、声子密度 of states(DOS)以及晶格热导。此外,分子动力学(MD)模拟也是研究晶格动力学的重要手段,它能够直接模拟大量原子的运动,从而揭示材料在时间演化中的动态行为。我们将讨论如何设置MD模拟,如何分析模拟结果,以及如何利用MD模拟来研究材料的弛豫过程、扩散行为以及相变动力学。 最后,本书还将展望晶格动力学在未来材料科学研究中的发展方向,包括对非简谐效应、拓扑声子、声子工程以及在量子计算、能量存储等新兴领域的应用潜力。例如,通过设计具有特殊声子谱的超材料,有望实现新型的热管理和能量转换器件。 《晶格动力学理论》是一本面向研究生、研究人员以及对固体物理和材料科学感兴趣的读者的著作。通过对晶格动力学理论的深入剖析和广泛应用,本书旨在为读者提供一个理解和设计新型材料的有力工具。

作者简介

黄昆:

世界著名物理学家、中国固体和半导体物理学奠基人之一、杰出教育家。浙江嘉兴人。自幼勤奋学习,热爱自然科学。西南联大毕业后从事物理理论研究,大胆预言与晶格中杂质有关的X光漫散射,后称为黄散射。受邀与玻恩著《晶格动力学》,至今仍是该领域权威著作。提出“黄方程”和由此引伸的极化元的重要概念,对理论物理发展作出重要贡献。1956年北大任教主持中国半导体物理专业的创建工作,著《固体物理学》为中国信息产业培养第一批人才。1977年任科学院半导体所所长为中国半导体科学技术的复苏发挥重要作用。2001年获国家最高科学技术奖。

M.Born(1882.12.11~1970.1.5):

发展了矩阵力学;提出了波函数的统计解释;创立了晶格动力学理论。

1954年获得Nobel物理学奖。

M.Born与我国固体物理学家黄昆于20世纪50年代初撰写了著名的经典著作——“晶格动力学”。

目录信息

读后感

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用户评价

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这本书的封面设计,我第一眼就被吸引了。它不是那种花里胡哨的插图,也不是那种极简的纯色,而是一种沉稳的、带有一点抽象感的金属质感,上面似乎雕刻着错综复杂的线条,这些线条在光线下若隐若现,仿佛某种神秘的几何图案,又像是无数原子在晶体中相互作用的轨迹。这种设计语言,一下子就将我对“晶格动力学”的想象拉向了微观世界,让我好奇这背后隐藏着怎样深邃的理论。包装的触感也很特别,不是光滑的纸面,而是一种略带磨砂的材质,握在手里有一种扎实的感觉,暗示着这本书内容的深度和份量。我迫不及待地想要翻开它,去探索那些线条背后所代表的物理意义,去理解那些看似杂乱的结构是如何在动力学的作用下展现出有序的美感的。我尤其期待书中是否会通过一些精美的插图或者模拟动画(虽然我这是实体书,但想象中)来帮助理解那些抽象的概念,比如声子在晶格中的传播,或者晶体在热扰动下的行为。要知道,对于我这样的非专业读者来说,没有直观的视觉辅助,理解起来会是一个巨大的挑战。这本书的出现,就像是在混沌的物理理论海洋中,为我点亮了一盏引路灯,让我对这个领域充满了敬畏和探究的欲望。我希望它不仅仅是学术的堆砌,更能激发我的思考,让我对物质世界的本质有更深刻的认识。

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我一直对“对称性”在物理学中的重要性有着深刻的认识。从基本粒子的对称性到晶体结构的对称性,对称性往往与守恒律紧密相连,是理解自然界规律的基石。当我在书店看到这本书的标题,“晶格动力学理论”,我立刻联想到,晶格本身就是一种高度对称的结构,而晶格的动力学行为,很可能也与这种对称性息息相关。这本书是否会探讨晶格的各种对称性,例如点群对称性、空间群对称性,以及这些对称性如何影响晶格的振动模式?它是否会介绍布里渊区(Brillouin zone)的概念,以及能带(energy bands)是如何在对称性原理的指导下形成的?我非常期待这本书能够阐述对称性破缺(symmetry breaking)的概念,以及它如何导致材料性质的突变,例如相变。理解这些,对于我这样的读者来说,就像是获得了一张精确的地图,可以指引我探索晶体世界的奥秘,理解不同晶体结构为何会展现出截然不同的物理特性。

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我一直对“相变”的概念在物理学中扮演的重要角色感到着迷。从水的结冰融化,到金属的固液转变,相变无不体现着物质在不同状态下的奇妙转化。当我在书店看到这本书的名字:“晶格动力学理论”,我立刻联想到,相变往往与晶格结构的改变或者晶格动力学行为的突变紧密相关。这本书是否会深入探讨晶格动力学在相变过程中所起的作用?例如,它是否会解释什么叫做“临界现象”(critical phenomena),以及这些现象是如何与晶格振动、序参量(order parameter)等概念联系起来的?我尤其好奇,这本书是否会介绍一些描述相变的理论模型,比如伊辛模型(Ising model),以及这些模型与晶格动力学之间的关系。对于我这样的读者来说,能够理解这些相变理论,就像是获得了一把钥匙,可以打开通往材料科学和统计物理学领域的大门,让我能够更深刻地理解为什么物质会以如此多样的形式存在,以及如何预测和控制材料的相变行为。

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我一直对“能量传播”和“振动”这两个概念在物理学中的普遍性感到惊叹。无论是波浪在水面上传播,还是声音在空气中回荡,都离不开能量和振动的概念。当我在书店里看到这本书的名字:“晶格动力学理论”,我立刻联想到,在固体的晶格中,原子并非静止不动,而是时刻在进行着微小的振动,这些振动又通过原子间的相互作用传递,形成了能量在晶格中的传播。这本书是否会深入探讨这种能量传播的机制?它是否会介绍声子的概念,以及声子是如何作为能量的载体在晶格中传播的?我尤其好奇,这本书是否会讨论到晶格振动对材料热学性质的影响,例如热导率的来源,以及如何通过调控晶格动力学来改变材料的导热性能。对于我这样的读者来说,能够理解这些微观层面的能量传播机制,对于更深入地理解宏观的热学现象,甚至是设计具有特定导热性能的新材料,都将大有裨益。我期待这本书能提供清晰的解释和生动的例子,让我能够直观地感受到晶格动力学带来的物理世界的美妙。

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我一直对“量子化”这个概念在描述微观世界时所展现出的奇妙之处深感着迷。从能量量子化到角动量量子化,它似乎是理解微观粒子行为的关键。当我在书店瞥见这本书的名字——“晶格动力学理论”,我的思绪立刻跳跃到了量子晶格动力学。我知道,在非常低的温度下,晶格的振动将不再是经典意义上的连续运动,而是会展现出明显的量子效应。这本书是否会深入探讨量子力学如何应用于描述晶格的振动?例如,如何用量子算符来描述原子的位移和动量,以及如何利用量子场论的框架来分析晶格的集体激发?我尤其好奇,这本书是否会涉及一些前沿的量子晶格模型,比如量子相变,或者是在研究强关联电子系统中,晶格动力学所扮演的角色。对于我这样的读者来说,了解这些理论,能够帮助我更深刻地理解为什么在极端条件下,材料的性质会发生如此剧烈的变化,也能为我提供一些思考新材料设计的新思路。我希望这本书能提供一些严谨的理论推导,但同时也能辅以一些清晰的物理图像,让我能够更好地把握这些复杂的量子概念。

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我对“无序性”和“有序性”之间的辩证关系一直很感兴趣。在物理学中,我们常常在探索如何从看似混乱的微观运动中找出潜在的规律,或者如何理解有序结构在何种条件下会走向无序。当我在书店看到这本书的名字:“晶格动力学理论”,我立刻联想到,晶格本身是一种高度有序的结构,但是,晶格中的原子并不是完美静止的,它们会受到热扰动、缺陷等因素的影响,从而产生各种形式的无序性。这本书是否会深入探讨晶格中的无序性,例如点缺陷、线缺陷、面缺陷,以及这些缺陷是如何影响晶格动力学和材料的宏观性质的?它是否会介绍一些描述无序性的理论方法,比如随机行走理论,或者是在研究玻璃等非晶态材料时,晶格动力学是如何被理解的?我期待这本书能够提供一些关于“玻璃化转变”等现象的解释,以及晶格动力学在其中扮演的角色。了解这些,能帮助我更好地理解为什么一些材料在冷却过程中会从有序转变为无序,以及如何控制这种转变过程。

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我一直对“声学”和“材料特性”之间的内在联系感到好奇。从古老的乐器制造,到现代的超声波检测,声音的传播方式总是与材料的微观结构息息相关。当我在书店里看到这本书的名字:“晶格动力学理论”,我立刻联想到,声音在固体介质中的传播,本质上就是晶格中原子的集体振动,也就是声子的传播。这本书是否会深入探讨晶格动力学如何决定材料的声学特性?例如,它是否会介绍纵波和横波在晶格中的传播方式,以及它们的传播速度是如何由晶格的性质决定的?我尤其好奇,这本书是否会讨论到材料的弹性模量、泊松比等参数与晶格动力学之间的关系。对于我这样的读者来说,能够理解这些,不仅能帮助我更好地理解声音的物理本质,也能为我提供一些关于如何设计具有特定声学性能的新材料的思路,例如高阻尼材料或高弹性材料。我期待这本书能提供一些具体的计算方法或实验验证,让我能够将理论知识与实际应用联系起来。

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我一直对材料的微观结构如何影响其宏观性质感到着迷。从古人对金属冶炼的经验积累,到现代科学家对纳米材料的精巧设计,无不体现着人类对物质内在规律的探索。这本书的名字,触及了我一直以来思考的焦点——“晶格动力学”。我立刻联想到,晶格,这个构成固体物质的基本骨架,它并非是静止不动的,而是时刻处于一种动态的平衡之中。这种动力学,一定包含了能量的传递、振动的传播、甚至可能存在的缺陷和无序性。我尤其好奇,这本书会如何深入浅出地解释这些概念。是会从最基础的原子模型讲起,逐步引入量子力学的概念,还是会直接切入到对晶格振动的描述,例如声子理论?我期待它能提供一些具体的例子,比如不同晶体结构在热膨胀、导电性、甚至声学特性上的差异,以及这些差异是如何由晶格动力学来解释的。对我来说,理解这些理论,就像是拥有了一把钥匙,可以打开通往材料科学和凝聚态物理大门的锁。我希望这本书能给我带来清晰的思路和扎实的知识,让我能够更好地理解那些我日常接触到的材料,从普通的金属工具到高科技的半导体器件,它们内在的运作机制。

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我一直对“波”的概念在物理学中的广泛应用感到惊叹。无论是光波、声波,还是我们常说的电磁波,它们都展现出一种跨越介质、传递能量的特性。当我在书名中看到“晶格动力学”时,我立刻联想到了“声子”。我知道,在固体晶格中,原子的振动并非是孤立的,而是相互关联、形成集体运动的,这种集体振动可以被量子化,形成一种准粒子——声子。声子就像是晶格中的“量子化的集体振动模式”,它们携带能量和动量,在晶格中传播,就像波一样。我特别希望这本书能够详细解释声子的概念,包括它的产生、传播、湮灭等过程。更重要的是,我想要了解声子是如何影响材料的宏观性质的。例如,声子在热导率中的作用,以及它们如何与电子相互作用,影响材料的导电性。如果这本书能够提供一些关于如何通过调控晶格动力学来优化材料性能的思路,那就更令人兴奋了。我期待它能为我打开一扇理解材料微观世界的大门,让我看到那些肉眼看不见的原子振动是如何塑造我们身边的世界的。

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自从接触了物理学的一些基础概念,我对“对称性”和“守恒律”这两个词就情有独钟。我总觉得,在看似复杂多变的物理世界背后,一定存在着一些普适性的原理在支配着一切。当我在书店看到这本书的名字时,“晶格动力学理论”,我立刻想到了,晶格本身就蕴含着高度的对称性,而晶格的运动和演化,必然也遵循着某些守恒律。比如,能量守恒、动量守恒,这些基本定律如何在微观的晶格层面得到体现?这本书会如何阐述能量如何在原子振动之间传递,形成类似“波”一样的传播方式?它会不会讨论到声子的概念,以及声子在晶体中的散射和相互作用?我对于这本书能否提供关于晶格动力学与热力学、统计力学之间联系的深入探讨也充满了期待。毕竟,宏观的热学现象,很多都可以追溯到微观粒子(在这里就是原子或分子)的运动。我希望这本书能够填补我在这一领域知识的空白,让我能够从更根本的层面理解为什么物质会有这样的热学性质,以及如何在理论上预测和设计具有特定热学性能的新材料。

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固体物理领域经典,纸版收藏

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