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第1章 固体材料中电子运动状态的基础知识1

1.1 电子的波动性与量子自由电子理论1

1.1.1 电子的波粒二象性1

1.1.2 电子的量子自由电子理论1

1.1.3 自由电子运动状态的k空间描述2

1.1.4 电子的能态密度N（E）3

1.1.5 费米－狄拉克（Fermi－Dirac）分布律3

1.2 固体能带理论4

1.2.1 潘纳－克龙尼克模型4

1.2.2 电子能量E与波矢k的关系5

1.2.3 能带形成的定性解释6

1.2.4 晶体的布里渊区7

1.2.5 能带间隙与能带重叠8

1.2.6 能带中的能态9

1.3 固体材料中典型的电子能带9

1.3.1 传统金属材料9

1.3.2 半导体材料与绝缘体材料10

第2章 材料的热学性能12

2.1 晶格振动12

2.1.1 一维单原子的晶格振动12

2.1.2 一维双原子的晶格振动15

2.1.3 声学支格波和光学支格波16

2.1.4 周期性边界条件[玻恩－冯卡门（Born－von Karman）边界条件]18

2.1.5 晶格振动的量子化——声子19

2.1.6 格波态密度函数和晶格振动能量21

2.2 材料的热容22

2.2.1 材料热容的定义22

2.2.2 晶态固体热容的理论和经验定律23

2.2.3 其他热容的贡献25

2.2.4 材料热容和其他物理参数的关系27

2.3 材料的热膨胀27

2.3.1 材料的热膨胀及热膨胀系数27

2.3.2 热膨胀的物理本质28

2.3.3 热膨胀与其他物理性能的关系29

2.3.4 影响热膨胀性能的因素30

2.4 材料的导热性32

2.4.1 材料的导热性及热导率32

2.4.2 热传导的物理机制33

2.4.3 影响材料导热性能的因素35

2.5 材料的热稳定性37

2.5.1 热应力37

2.5.2 抗热冲击断裂性能39

2.5.3 抗热冲击损伤性能40

2.5.4 抗热震标准试验41

2.5.5 影响材料抗热冲击性能的因素41

习题43

第3章 材料的导电性能44

3.1 材料的导电性概述44

3.1.1 各类材料的导电性概况44

3.1.2 材料导电性的微观机理46

3.1.3 材料导电性理论48

3.2 金属材料的导电性53

3.2.1 金属材料导电性的典型实验规律53

3.2.2 金属材料的导电性控制因素55

3.2.3 温度对金属导电性的影响56

3.2.4 合金元素与晶体缺陷对金属导电性的影响57

3.2.5 相变对金属导电性的影响60

3.2.6 其他因素对金属导电性的影响61

3.2.7 金属材料电阻率检测的应用64

3.3 半导体材料的导电性64

3.3.1 半导体材料及其特征64

3.3.2 半导体材料的导电性66

3.3.3 半导体材料导电性的光效应75

3.3.4 半导体器件及导电特性76

3.4 离子导电性及超导性简介79

3.4.1 离子导电性79

3.4.2 超导性83

习题88

第4章 材料的介电性能90

4.1 电介质的极化90

4.1.1 介电性能与极化90

4.1.2 介质的极化机制94

4.1.3 有效电场和克劳修斯－莫索提方程99

4.2 交变电场中的相对介电常数102

4.2.1 弛豫时间和电介质的损耗102

4.2.2 复数相对介电常数和德拜方程104

4.2.3 无机电介质的介质损耗107

4.3 固体电介质的击穿109

4.4 铁电体112

4.4.1 铁电体和铁电性112

4.4.2 铁电体的介电特性及其应用113

4.5 压电性114

4.5.1 压电效应及其形成原因114

4.5.2 机－电耦合116

4.5.3 压电振子及其参数117

4.5.4 压电材料及其应用118

4.5.5 压电陶瓷的极化处理及其性能稳定性119

习题120

第5章 材料的磁学性能122

5.1 材料磁性概述122

5.1.1 基本磁学量122

5.1.2 磁性系统的单位125

5.1.3 磁性起源和自由原子的磁矩126

5.1.4 材料按磁性分类128

5.1.5 材料中的原子磁矩131

5.2 自发磁化理论134

5.2.1 铁磁材料的自发磁化理论134

5.2.2 亚铁磁性自发磁化理论136

5.2.3 亚铁磁性材料138

5.3 磁各向异性、磁致伸缩和退磁场140

5.3.1 磁晶各向异性能140

5.3.2 磁致伸缩效应142

5.3.3 退磁场能144

5.4 磁畴146

5.4.1 磁畴壁147

5.4.2 磁畴148

5.4.3 不均匀和多晶材料的磁畴结构150

5.4.4 单畴结构151

5.4.5 磁畴在磁场下的运动151

5.5 磁性材料的磁学参数155

5.5.1 初始磁化曲线和磁滞回线155

5.5.2 磁导率156

5.5.3 剩余磁化强度157

5.5.4 磁滞回线上的矫顽力159

5.5.5 磁化强度趋近饱和定律161

5.5.6 永磁性和永磁体163

5.6 铁磁性材料在交变磁场中的磁化166

5.6.1 动态磁化过程的特点和复数磁导率166

5.6.2 磁谱和截止频率168

5.6.3 磁性材料的交流损耗168

5.7 磁电阻效应174

习题177

第6章 材料的光学性能180

6.1 概述180

6.2 光传播的基本理论——波粒二象性180

6.3 光通过材料时的折射、反射、吸收和散射特性183

6.3.1 光通过材料时的折射183

6.3.2 光在材料界面上的反射186

6.3.3 光的吸收187

6.3.4 材料的光散射192

6.3.5 材料的透光性和颜色194

6.4 材料的光发射195

6.4.1 分立中心发光196

6.4.2 复合发光197

6.5 材料的受激辐射和激光199

6.5.1 自发辐射与受激辐射199

6.5.2 产生激光的必要条件200

6.5.3 固态激光材料201

6.6 光纤、光电和非线性光学效应204

6.6.1 光导纤维204

6.6.2 光电效应与太阳能电池205

6.6.3 非线性晶体207

习题209

参考文献211