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| − | '''固体物理学'''是凝聚态物理学中最大的分支。它研究的对象是固体，特别是原子排列具有周期性结构的晶体。固体物理学的基本任务是从微观上解释固体[[材料]]的宏观物理性质，主要理论基础是非相对论性的[[量子力学]]，还会使用到[[电动力学]]、统计物理中的理论。主要方法是应用薛定谔方程来描述固体物质的电子态，并使用[[布洛赫波函数]]表达晶体[[周期]]性势场中的电子态。在此基础上，发展了固体的能带论，预言了[[半导体]]的存在，并且为晶体管的制造提供理论基础。 | + | '''固体物理学'''是凝聚态物理学中最大的分支。它研究的对象是固体，特别是原子排列具有周期性结构的晶体。固体物理学的基本任务是从微观上解释固体[[材料]]的宏观物理性质，主要理论基础是非相对论性的[[量子力学]]，还会使用到[[电动力学]]、统计物理中的理论。主要方法是应用薛定谔方程<ref>[https://www.sohu.com/a/414366990_120210241 量子力学的核心：薛定谔方程，究竟神奇在哪里？ ]，搜狐，2020-08-22 </ref> 来描述固体物质的电子态，并使用[[布洛赫波函数]]表达晶体[[周期]]性势场中的电子态。在此基础上，发展了固体的能带论，预言了[[半导体]]的存在，并且为晶体管的制造提供理论基础。 |
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作为一个一般性的理论，固体物理学的研究主要[[聚焦]]于晶体。这主要是因为晶体中原子的周期性有助于[[数学]]模型的建立。同样地，晶体材料往往有可以利用在工程学上的[[电机]]、[[磁学]]、[[光学]]或机械工程性质。 | 作为一个一般性的理论，固体物理学的研究主要[[聚焦]]于晶体。这主要是因为晶体中原子的周期性有助于[[数学]]模型的建立。同样地，晶体材料往往有可以利用在工程学上的[[电机]]、[[磁学]]、[[光学]]或机械工程性质。 | ||
| − | 晶体中微粒的作用力有多种形式。离子晶体中，阴阳离子以[[离子键]]结合。分子晶体中，参与成键的原子通过共用[[电子]]形成共价键结合。金属晶体中，电子离域，形成金属键。[[惰性气体]]不成键；固态时，将其聚集的力量来自于各个原子的电子云极化所造成的范德瓦耳斯力。不同种固体之间的差异，便是源于键结种类的不同。 | + | 晶体中微粒的作用力有多种形式。离子晶体中，阴阳离子以[[离子键]]结合。分子晶体中，参与成键的原子通过共用[[电子]]形成共价键结合。金属晶体中，电子离域，形成金属键。[[惰性气体]]<ref>[https://www.sohu.com/a/367063094_99942462 惰性气体是很懒惰的气体吗? ]，搜狐，2020-01-15</ref> 不成键；固态时，将其聚集的力量来自于各个原子的电子云极化所造成的范德瓦耳斯力。不同种固体之间的差异，便是源于键结种类的不同。 |
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二战后，欧洲也出现了大型的固体物理学家社群，特别是在英国、德国及[[苏联]]。在美国及[[欧洲]]，固态物理因在半导体、超导现象、核磁共振等现象上的研究而成为重要的研究领域。冷战早期，固态物理的研究对象往往不仅止于固体，为1970年代至1980年代凝聚态物理学的发展奠基。凝聚态物理学主要由研究固体、液体、[[等离子体]]及其他复合物的常用技巧组成。目前，固体物理学通常被认为是[[凝聚态物理学]]的分支，专注于具固定晶格的固体的性质。 | 二战后，欧洲也出现了大型的固体物理学家社群，特别是在英国、德国及[[苏联]]。在美国及[[欧洲]]，固态物理因在半导体、超导现象、核磁共振等现象上的研究而成为重要的研究领域。冷战早期，固态物理的研究对象往往不仅止于固体，为1970年代至1980年代凝聚态物理学的发展奠基。凝聚态物理学主要由研究固体、液体、[[等离子体]]及其他复合物的常用技巧组成。目前，固体物理学通常被认为是[[凝聚态物理学]]的分支，专注于具固定晶格的固体的性质。 | ||
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於 2020年8月31日 (一) 06:40 的最新修訂
固體物理學是凝聚態物理學中最大的分支。它研究的對象是固體，特別是原子排列具有周期性結構的晶體。固體物理學的基本任務是從微觀上解釋固體材料的宏觀物理性質，主要理論基礎是非相對論性的量子力學，還會使用到電動力學、統計物理中的理論。主要方法是應用薛定諤方程[1]來描述固體物質的電子態，並使用布洛赫波函數表達晶體周期性勢場中的電子態。在此基礎上，發展了固體的能帶論，預言了半導體的存在，並且為晶體管的製造提供理論基礎。
背景
固態材料由緊密堆積的原子所構成，原子之間有強烈的作用力。此作用力決定了固體的機械性質（如硬度及彈性）、熱學、電學、磁學與光學等特性。根據組成物質及形成材料時的條件，材料內的原子可能會形成規則（晶體，包括金屬 和冰）或是不規則（無定形體，像是一般常見的玻璃）的排列。
作為一個一般性的理論，固體物理學的研究主要聚焦於晶體。這主要是因為晶體中原子的周期性有助於數學模型的建立。同樣地，晶體材料往往有可以利用在工程學上的電機、磁學、光學或機械工程性質。
晶體中微粒的作用力有多種形式。離子晶體中，陰陽離子以離子鍵結合。分子晶體中，參與成鍵的原子通過共用電子形成共價鍵結合。金屬晶體中，電子離域，形成金屬鍵。惰性氣體[2]不成鍵；固態時，將其聚集的力量來自於各個原子的電子云極化所造成的范德瓦耳斯力。不同種固體之間的差異，便是源於鍵結種類的不同。
歷史
儘管固體的物理性質在數世紀以來一直是科學界中普遍的問題，以「固體物理學」為名的研究領域出現卻遲至1940年代才出現，特別隨着美國物理學會的固態物理部門（Division of Solid State Physics, DSSP）的建立而確定。固態物理部門滿足了工業界中物理學家的需求，固體物理學也因此與固體相關實驗在技術上的運用連結在一起。到了1960年代初期，固態物理部門已成為美國物理學會中最大的部門。
二戰後，歐洲也出現了大型的固體物理學家社群，特別是在英國、德國及蘇聯。在美國及歐洲，固態物理因在半導體、超導現象、核磁共振等現象上的研究而成為重要的研究領域。冷戰早期，固態物理的研究對象往往不僅止於固體，為1970年代至1980年代凝聚態物理學的發展奠基。凝聚態物理學主要由研究固體、液體、等離子體及其他複合物的常用技巧組成。目前，固體物理學通常被認為是凝聚態物理學的分支，專注於具固定晶格的固體的性質。
視頻
固體物理學 相關視頻
參考文獻
- ↑ 量子力學的核心：薛定諤方程，究竟神奇在哪裡？ ，搜狐，2020-08-22
- ↑ 惰性氣體是很懶惰的氣體嗎? ，搜狐，2020-01-15