Читать онлайн «Физика конденсированного состояния учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по техническим направлениям подготовки и специальностям»

З^НИШ ЩМ^ 1 [ЬО (S ШШIЙ ШШСШЛШ Ю. А. Байков В. М. Кузнецов ФИЗИКА КОНДЕНСИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ Допущено Научно-методическим Советом по физике Министерства образования и науки Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по техническим направлениям подготовки и специальностям Москва БИНОМ. Лаборатория знаний 2011 УДК 538. 9 ББК 22. 37 Б18 Рецензенты: заведующий кафедрой наноматериалов и нанотехнологии РХТУ им. Д. И. Менделеева, доктор хим. наук, член-корреспондент РАН Е. В. Юртов; заведующий кафедрой общей физики НИУ МФТИ, доктор физ. -мат. наук, профессор А. Д. Гладун Байков Ю. А. Б18 Физика конденсированного состояния : учебное пособие / Ю. А. Байков, В. М. Кузнецов. —М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. — 293 с. : ил. — (Учебник для высшей школы). ISBN 978-5-9963-0290-1 В учебном пособии помимо традиционно сложившихся разделов физики твердого тела отражены некоторые современные направления науки, такие как физика фотонных кристаллов, наномасштабная физика, фрактальные представления о структуре кристаллических тел. Теоретический материал каждой главы книги дополнен задачами с решениями. Для студентов и аспирантов высших технических учебных заведений, а также преподавателей физики и других естественно-научных дисциплин в технических вузах. УДК 538. 9 ББК 22. 37 По вопросам приобретения обращаться: «БИНОМ. Лаборатория знаний, ISBN 978-5-9963-0290-1 2011 Оглавление Предисловие 7 Введение 9 Глава 1. Структура твердых тел. Элементы кристаллографии 13 1. 1. Силы Ван-дер-Ваальса, их классификация 13 1. 2. Ионная, ковалентная и металлическая связи в твердых телах 16 1. 3. Кристаллическая решетка. Решетки Бравэ и с базисом. Обозначения узлов, направлений и плоскостей в кристаллах (индексы Миллера) 25 1. 4. Классификация тел по кристаллическим структурам 29 1. 5. Элементы симметрии в кристаллах, трансляционная симметрия, ячейка Вигнера-Зейтца. Явление полиморфизма. Классификация твердых тел по кристаллографической симметрии 32 1. 6. Периодические функции для трансляционных векторов. Обратная решетка и ее свойства 38 1. 7. Несовершенства и дефекты кристаллической решетки ... . 49 Задачи 51 Глава 2. Элементы физической статистики 56 2. 1. Способы описания состояний макроскопической системы 56 2. 2. Числа состояний для микрочастиц. Классическая и квантовая статистики, их особенности и условия применимости 60 2. 3. Невырожденные и вырожденные системы частиц. Критерий невырожденного идеального газа 64 2. 4. Функции распределения вырожденных газов фермионов и бозонов 66 4 2. 5. Снятие вырождения. Невырожденный электронный газ ... 73 2. 6. Правила статистического усреднения 74 Задачи 76 Глава 3. Зонная теория твердых тел 80 3. 1. Энергетические уровни свободных атомов. Обобществление электронов в кристаллах 80 3. 2. Энергетический спектр электронов в кристалле. Зависимость энергии электронов от волнового вектора (закон дисперсии) 86 3. 3.