Обложка Жданов Г.С. Физика твердого тела
Id: 269306
1578 руб.

Физика твердого тела. Изд. 2

URSS. 2021. 504 с. ISBN 978-5-9710-8572-0.
Белая офсетная бумага
Белая офсетная бумага.

Аннотация

В основу настоящей книги положены лекции по физике твердого тела, которые автор, основоположник советской школы радиационной кристаллографии Г.С.Жданов, читал в Московском государственном университете студентам кафедры физики твердого тела физического факультета, а также в Московском физико-техническом институте студентам, специализирующимся по металлофизике. Одной из целей при написании книги было привлечение данных об атомно-электронной... (Подробнее)


Оглавление
Оглавление5
Предисловие к первому изданию7
Глава 1. СВЕДЕНИЯ из КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ9
§ 1. Уравнение Шредингера для частиц с одной степенью свободы9
§ 2. Уравнение Шредингера для системы частиц14
§ 3. Частица в полях постоянного потенциала17
§ 4. Прохождения частицы через потенциальный барьер23
§ 5. Частица в прямоугольной потенциальной яме26
§ 6. Гармонический вибратор33
§ 7. Частица в сферически симметричном поле37
§ 8. Частица в периодическом поле43
Глава II. СТРОЕНИЕ АТОМОВ И ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА51
§ 1. Атомное ядро51
§ 2. Основные свойства атомов57
§ 3. Атом водорода59
§ 4. Многоэлектронный атом68
§ 5. Периодический закон и периодическая система элементов Д. И. Менделеева71
§ 6. Электронное строение атомов различных групп элементов79
Глава III. КВАНТОВАЯ ТЕОРИЯ МЕЖАТОМНОГО И МЕЖМОЛЕКУЛЯРНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ84
§ 1. Взаимодействие атомов с электронами84
§ 2. Общая характеристика сил межатомного взаимодействия86
§ 3. Квантовая теория межатомного взаимодействия89
§ 4. Силы отталкивания98
§ 5. Молекулярные силы101
Глава IV. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ107
§ 1. Ковалентная связь107
§ 2. Металлическая связь124
§ 3. Гетерополярная связь128
Глава V. СИММЕТРИЯ АТОМОВ, МОЛЕКУЛ И КРИСТАЛЛОВ133
§ 1. Симметрия конечных и бесконечных фигур133
§ 2. Группы симметрии и законы их образования139
§ 3. Симметрия атомов и молекул143
§ 4. Симметрия кристаллов145
§ 5. Симметрия атомов и типы образуемых ими простейших периодических структур153
Глава VI. СТРУКТУРА КРИСТАЛЛОВ, КРИСТАЛЛОХИМИЯ161
§ 1 Кристаллохимия периодической системы элементов161
§ 2 Структуры твердых растворов170
§ 3 Структуры некоторых соединений181
Глава VII. ЭНЕРГИЯ СЦЕПЛЕНИЯ193
§ 1. Энергия сцепления молекул и кристаллов193
§ 2. Энергия сцепления молекулярных кристаллов193
§ 3. Энергия сцепления ионных кристаллов199
Глава VIII. основы ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕОРИИ КРИСТАЛЛОВ207
§ 1. Классическая теория электронного газа207
§ 2. Уточнение электронной модели металла по данным опыта209
§ 3. Квантовая электронная теория кристаллов212
§ 4. Зонная теория кристаллов217
§ 5. Теория электронных соединений224
Глава IX. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРИСТАЛЛОВ227
§ 1. Классификация твердых тел по электрическим свойствам227
§ 2. Диэлектрическая проницаемость и поляризуемость229
§ 3. Кристаллические электреты и пироэлектрики. Пьезоэлектрики246
§ 4. Сегнето- и антисегнетоэлектрики251
§ 5. Электропроводность кристаллов288
§ 6. Сверхпроводимость293
Глава X. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА КРИСТАЛЛОВ306
§ 1. Основные типы магнетиков306
§ 2. Диамагнетизм310
§ 3. Парамагнетизм314
§ 4. Ферромагнетизм317
§ 5. Антиферромагнетизм и магнитная структура321
Глава XI. ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ И ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В СПЛАВАХ325
§ 1. Основные понятия325
§ 2. Свободная энергия неупорядоченного твердого раствора327
§ 3. Равновесные состояния сплава330
§ 4. Температурная зависимость растворимости331
§ 5. Диаграммы состояния335
§ 6. Фазовые превращения339
Глава XII. УПОРЯДОЧЕНИЕ И РАЗУПОРЯДОЧЕНИЕ АТОМНОЙ СТРУКТУРЫ СПЛАВОВ342
§ 1. Упорядочение структуры твердых растворов замещения342
§ 2. Теория дальнего порядка345
§ 3. Ближний порядок353
Глава XIII. ОБРАЗОВАНИЕ И РОСТ КРИСТАЛЛОВ357
§ 1. Основные опытные закономерности357
§ 2. Термодинамика образования кристаллов364
§ 3. Кинетика кристаллизации371
Глава XIV. ТЕРМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРИСТАЛЛОВ374
§ 1. Теплоемкость кристаллов. Опытные данные374
§ 2. Основы квантовой теории теплоемкости кристаллов378
§ 3. Теория нормальных колебаний кристалла388
§ 4. Теплопроводность кристаллов394
§ 5. Термическое расширение кристаллов405
Глава XV. САМОДИФФУЗИЯ И ДИФФУЗИЯ В КРИСТАЛЛАХ413
§ 1. Основные понятия и опытные данные413
§ 2. Механизм диффузии в кристаллах416
§ 3. Диффузия в деформированных сплавах. Восходящая диффузия419
§ 4. Диффузия в твердых электролитах421
Глава XVI. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРИСТАЛЛОВ424
§ 1. Упругость, хрупкость и пластичность кристаллов424
§ 2. Упругость кристаллов427
§ 3. Спайность и структура кристаллов434
§ 4. Пластичность кристаллов. Скольжение439
§ 5 Механическое двойникование454
ПРИЛОЖЕНИЯ457
I. Свойства элементов457
II. Библиография464
III. Вопросы для семинара479
Решения задач480
Предметный указатель498

Предисловие к первому изданию

Предметом физики твердого тела является изучение и установление зависимости между составом, атомно-электронной структурой и различными физическими свойствами (электрическими, магнитными, механическими, термическими и др.) в первую очередь кристаллических материалов. В задачу физики твердого тела входит выяснение вопросов образования и роста кристаллов (кристаллизация) и их разрушения под влиянием различных факторов (плавление, действие излучения и т. д.), а также исследование поведения вещества в широком диапазоне температур и давлений.

Физика твердого тела является в настоящее время одним из важнейших разделов науки, имеющим большое практическое значение. Техника и народное хозяйство непрерывно выдвигают задачи создания новых материалов с заданными свойствами. При кратком перечислении достаточно указать на материалы, обладающие особыми механическими (эластичностью, твердостью, прочностью, жаропрочностью), электрическими (полупроводники, сверхпроводники, пьезоэлектрики, сегнето- и антисегнетоэлектрики), магнитными (ферро- и антиферромагнетики), оптическими (люминофоры, кристаллы для инфракрасной и ультрафиолетовой оптики) и другими свойствами. В ряде случаев требуется создание материалов, обладающих определенным комплексом свойств, что представляет особые трудности. Важная роль в решении указанных задач наряду с инженерами и технологами принадлежит физикам. На долю физиков приходится как разработка физических методов исследования и синтеза материалов, так и создание последовательной микроскопической теории твердого тела, что является главной задачей. Физик, специализирующийся в области твердого тела, должен обладать широким кругозором. Только при этом условии он сможет успешно работать не только в установившихся направлениях, но и в новых направлениях, создающихся на наших глазах.

Физика твердого тела широко использует данные об атомно-электронной структуре вещества и силах межатомного и межмолекулярного взаимодействий. Эти данные получаются с помощью ряда важных физических методов исследования: структурных (включая нейтронографию), спектроскопических (включая радиоспектроскопию, электронный и ядерный резонанс); метода меченых атомов и др. Большое значение приобрело в последнее время использование мощных ядерных излучений и излучений ускорителей для образования в кристаллах структурных нарушений, что существенно для развития теории реальных кристаллов, к каковым относятся по существу все кристаллы, с которыми приходится иметь дело на практике. Не потеряли своего значения и классические методы физико-химического анализа, получившие дальнейшее развитие и пополнение (электронный микроскоп, ионный проектор и др.).

Указанные методы дают богатый материал для познания структуры и свойств вещества и выяснения атомарного и электронного механизма процессов, совершающихся в твердом теле. На основе этого материала и квантовомеханических представлений развивается в настоящее время физика твердого тела.

Одной из целей при написании этой книги было привлечение данных об атомно-электронной структуре вещества и силах межатомного и межмолекулярного взаимодействий в большей мере, чем это имеет место в большинстве руководств и монографий по физике твердого тела. Такому подходу, вероятно, способствовало то, что автор в течение длительного времени руководил лабораторией структуры кристаллов в Физико-химическом институте им. Л. Я. Карпова. Научное направление, созданное в этой лаборатории, несомненно наложило отпечаток на книгу в целом.

В основу книги положен конспект лекций по физике твердого тела, читавшихся автором с 1948 г. в Московском инженерно-физическом институте студентам, специализировавшимся по металлофизике, а с 1954 г.— в Московском университете студентам кафедры физики твердого тела физического факультета. К некоторым главам книги даны задачи, а в приложении указаны примерные вопросы для семинара, имеющие целью привлечь внимание учащихся к отдельным вопросам курса. В связи с большим объемом материала, охватываемого физикой твердого тела, не все ее разделы могли быть достаточно полно освещены. Книга снабжена библиографией монографической литературы, а также частично и новой журнальной литературы, с целью помочь расширить свои знания тем, кто заинтересуется вопросами, изложенными в книге весьма сжато.

Рецензенты, просматривавшие рукопись, акад. Н. В. Белов, проф. B. И. Архаров, проф. К. П. Белов, проф. М. И. Захарова, а такжепроф. В. А. Фабрикант сделали ряд ценных замечаний, большую часть которых автор учел. При оформлении рукописи значительную помощь оказали научные сотрудники и аспиранты В. В. Зубенко, В. Я. Дударев, C.П. Соловьев, Н. В. Раннев, ст. лаборанты С. Флеер, П. Ф. Кирсанова, Л. Д. Осипова и редактор Издательства Г. С. Гольденберг. Всем перечисленным выше лицам, а также сотрудникам лаборатории структуры кристаллов и кафедры физики твердого тела, с которыми в течение длительного времени велось научное обсуждение ряда вопросов, затронутых в книге, автор приносит благодарность.

Г. Жданов, 1962 г.


Об авторе
Жданов Герман Степанович
Выдающийся физик, основоположник советской школы радиационной кристаллографии, иностранный член Саксонской академии наук. Награжден орденом Трудового Красного Знамени (дважды), орденом «Знак Почета». Заслуженный деятель науки и техники РСФСР, лауреат премии имени А. Н. Баха (1947), премии имени Д. И. Менделеева (1952), премии имени Е. С. Федорова (1977). Родился в Санкт-Петербурге, в семье журналиста. Окончил физическое отделение Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова по специальности «радиорентгенология». Работал лаборантом, затем инженером авиазавода, заведующим рентгеновской лабораторией Центрального государственного института цветных металлов, ассистентом, а затем и доцентом на физическом факультете МГУ. С 1938 г. — заведующий рентгеновской лабораторией Научно-исследовательского физико-химического института имени Л. Я. Карпова (в 1948–1951 гг. — заместитель директора по науке).

Область научных интересов Г. С. Жданова: рентгеноструктурный анализ кристаллов, металлофизика, физика твердого тела и применение дифракционных методов в исследовании материалов в промышленности. Он также вел активную работу по подготовке научных кадров в этих областях, активно занимался редактурой переводов иностранных книг, знакомя научную общественность с физической литературой. Учебники Г. С. Жданова по рентгеновскому анализу и физике твердого тела оставались непревзойденными по методике изложения самых трудных проблем структурной физики твердого тела и кристаллов на протяжении десятилетий. Он опубликовал свыше 250 научных работ, более 10 учебников, учебных пособий и монографий. Имел 5 авторских свидетельств на изобретения. Подготовил 60 кандидатов наук, 8 из которых стали докторами при его жизни.