《固体物理-徐智谋》0-绪论.ppt

固体物理固体物理徐智谋徐智谋华中科技大学光学与电子信息学院华中科技大学光学与电子信息学院1邮箱邮箱:电话电话:2教材与参考书教材与参考书教材：王矜奉.固体物理教程,济南:山东大学出版社,2008.6.参考书：黄昆.固体物理学,北京:高等教育出版社,1988.10.C.基泰尔.固体物理导论(原著第8版),2005年第八版 3课课 程程 成成 绩绩期末考试（80分）平时作业（10分）课堂小测与考勤（10分）4固体物理学固体物理学?5巴克敏斯特巴克敏斯特富勒富勒（Richard Buckminster Fuller，1895年7月12日1983年7月1日）拥有48个荣誉博士学位和26项专利发明。巴克敏斯特富勒却是一名没有执照的建筑师，两次被哈佛开除的教授；他生活在上个世纪，但思考的却是下个世纪的事情。这也是为什么他在离世已有三十年后的今天，不仅没有被人遗忘，反而名气越来越大的原因。他在半个世纪前提出的设计理念，被许多的博物馆发掘出来进行系统的回顾。在资源紧缺、全球变暖的今天，人们愕然地发现，这位像外星人一样的富勒博士，给我们留下了一份如此巨大的遗产 人称无害的怪物，半个世纪以前富勒就设计了一天能造好的“超轻大厦”、能潜水也能飞的汽车、拯救城市的“金刚罩”他在1967年蒙特利尔世博会上把美国馆变成富勒球，使得轻质圆形穹顶今天风靡世界，他提倡的低碳概念启发了科学家并最终获得诺贝尔奖。他宣称地球是一艘太空船，人类是地球太空船的宇航员，以时速10万公里行驶在宇宙中，必须知道如何正确运行地球才能幸免于难。6加拿大1967年蒙特利尔世界博览会的美国馆被富勒设计成了20层的高圆顶建筑，人们亲切地称其为“富勒球”。也就是从那时起，球形建筑开始在全球流行开来，一直方兴未艾。它造价低廉、建造迅速，印度的一家公司为非洲的农民制造了几百个圆形帐篷，用于当地的可持续发展农业；卡特琳娜飓风过后，灾民也都住在根据富勒的设计原理建造的临时帐篷里。“富勒球”中蕴含的哲学理念的影响力则超越了建筑领域。富勒用六边形和少量五边形创造出的“宇宙中最有效率”的造型让三位化学家深受启发，让他们假定含有60个碳原子的簇“C60”包含有12个五边形和20个六边形，每个角上有一个碳原子，这样的碳簇球与足球的形状相同。他们称这样的新碳球C60为“巴克敏斯特富勒烯”。随后，三位化学家从这个假设入手进行论证和实验，最终凭借相关发现获得了1996年的诺贝尔化学奖。英国化学家哈罗德沃特尔克罗托博士 C607非洲之星非洲之星是全球切割后的最大的一颗钻石。钻石原石在1905年于南非Premier矿场中发现，重量高达3106克拉，后来经切割、琢磨成许多大小不一的钻石，全部归英国王室所有.最大者530.2克拉,镶嵌在英皇的权杖上,号称非洲之星,第二大者317.4克拉，被镶嵌在英皇皇冠上。碳纳米管碳纳米管金金刚刚石石8同样是同样是C元素元素,具有不同的结构时具有不同的结构时,性质差异那么大性质差异那么大?C原子在不同的结构时如何排列原子在不同的结构时如何排列?9雪花雪花（H2O）雪花为什么是六角形的雪花为什么是六角形的？10111213物质晶体结构到底如何物质晶体结构到底如何?布喇菲空间点阵学布喇菲空间点阵学晶体结构如何进行测试晶体结构如何进行测试?X-ray衍射学衍射学奠定了固体物理学的发展基础奠定了固体物理学的发展基础14量子力学 研究微观粒子的运动规律的物理学分支学科，它主要研究原子、分子、凝聚态物质，以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论，它与相对论一起构成了现代物理学的理论基础。原子物理 研究原子的结构、运动规律及相互作用的物理学分支。它主要研究：原子的电子结构；原子光谱；原子之间或与其他物质的碰撞过程和相互作用。大量的原子和分子组合成固体时结构和性质大量的原子和分子组合成固体时结构和性质如何如何,就是就是固体物理学固体物理学需要解决的基本问题。需要解决的基本问题。15固体物理的发展过程固体物理的发展过程1617181920212223固体物理的学科领域固体物理的学科领域24252627固体物理研究方法固体物理研究方法2829固体物理研究内容固体物理研究内容具有周期结构特征晶态物质的结构与性质关系 短波长电磁波在周期结构中的传播 晶体中的X-ray衍射 （第一章（第一章 晶体结构）晶体结构）弹性波(晶格波)在周期结构中的传播 （第三章（第三章 晶格振动晶格振动-晶格动力学）晶格动力学）德布罗意波在周期结构中的传播 （第五章（第五章 固体电子结构的能带理论）固体电子结构的能带理论）30固体物理研究内容固体物理研究内容晶体中粒子的结合特征 （第二章（第二章 晶体的结合）晶体的结合）晶体的非理想结构 （第四章（第四章 晶体的缺陷）晶体的缺陷）金属中自由电子的特性 （第六章（第六章 自由电子论）自由电子论）31