本书分为四篇, 分别为: 固体原子论、原子振动及晶格振动量子论、固体电子论和固体物理专题。第一篇重点介绍构成分子或固体的原子间的结合力及其变化规律、原子周期性排列形成的固体在正、倒格子空间如何进行描述以及确定固体结构的理论基础等。第二篇首先从经典力学角度介绍晶体中原子振动问题的理论处理, 由此引出晶体中原子振动是一种集体振动且以晶格振动波 (格波) 的形式在晶体中传播等重要概念; 然后介绍晶格振动的量子理论, 通过表象变换, 将晶格振动转变为独立谐振子的运动, 由此引出格波能量量子化、声子等重要概念, 并基于晶格振动量子论对晶格比热的问题进行分析和讨论; 最后简单介绍非谐效应的理论处理思路以及非谐效应所引起的物理效应。第三篇首先介绍金属自由电子气模型和量子理论, 得到费米面、基态和激发态等重要概念和内容, 并对金属中的现象进行分析和讨论; 然后重点介绍固体能带论的物理基础和固体能带理论, 并介绍固体能带计算的基本思路和一些典型能带计算方法; 最后对金属、半导体和绝缘体的能带结构特征以及固体电子输运理论进行了介绍。第四篇涉及固体的导电性。磁性、光学性质、介电和铁电性质、超导电性以及多铁性专题。
原子的凝聚1
1.1原子结构1
1.2原子电负性6
1.3原子间相互作用及结合力的一般性质9
1.4金属键结合12
1.5离子键结合14
1.5.1离子键结合的特点14
1.5.2离子固体的相互作用能15
1.5.3平衡时相邻离子间距、体弹性模量和结合能17
1.6共价键结合18
1.6.1共价键18
*1.6.2共价键理论基础19
1.6.3共价键的饱和性和方向性24
1.7氢键结合25
1.8范德瓦斯键结合26
1.8.1范德瓦斯键结合的特点26
1.8.2分子固体的相互作用能28
1.8.3平衡时相邻分子间的间距、体弹性模量和结合能29
1.9轨道杂化30
1.9.1轨道杂化概念30
*1.9.2杂化轨道的理论基础32
*1.9.3典型等性杂化的杂化态波函数及其杂化轨道构型34
*1.10典型碳同素异构体中碳原子间的结合及其性能39
1.10.1金刚石（diamond）39
1.10.2石墨（graphite）40
1.10.3富勒烯（fullerene）42
1.10.4碳纳米管（carbonnanotubes）45
1.10.5石墨烯（graphene）47
思考与习题49
第2章晶体结构及其周期性描述51
2.1晶体特征51
2.1.1晶体的宏观特征51
2.1.2晶体的微观特征53
2.1.3晶体、非晶体和准晶体55
2.1.4原子球堆积模型56
2.2典型的晶体结构57
2.2.1单原子晶体58
2.2.2化合物晶体65
2.3空间点阵71
2.4晶体的平移对称性及其描述74
2.4.1晶格周期性与平移对称性74
2.4.2固体物理学原胞75
2.4.3结晶学原胞77
2.4.4WS原胞80
2.4.5格矢81
2.4.6晶体物理性质的平移对称性83
2.5晶列、晶面及其表示84
2.5.1晶列及其表示84
2.5.2晶面及其表示87
2.6晶体宏观对称性及其对称操作91
2.6.1正交变换91
2.6.2晶体的旋转对称性93
2.6.3晶体的基本对称操作95
*2.6.4晶体的点对称操作群98
*2.6.5晶体的空间对称操作群（简称空间群）99
2.7七大晶系和14种布喇菲点阵100
2.7.1七大晶系100
2.7.214种布喇菲点阵104
*2.8钙钛矿结构及相关的物理性质107
2.8.1钙钛矿及其衍生结构107
2.8.2晶体场效应109
2.8.3杨—特勒（JahnTeller）效应110
2.8.4自旋—轨道耦合效应111
思考与习题112
第3章倒易点阵及其周期性115
3.1正点阵及其数学表述115
3.2倒易点阵及其数学表述116
3.2.1倒格子空间的基矢117
3.2.2倒易点阵的数学表述120
3.3倒易点阵的性质121
3.3.1倒格子与正格子间的关系121
3.3.2晶面与倒易点阵123
3.3.3倒易点阵的对称性125
3.3.4晶体物理性质的傅里叶级数展开126
3.4布里渊区127
3.4．1倒易点阵周期性描述127
3.4.2布里渊区划分的理论依据及方法128
3.4.3一维、二维和三维晶格的布里渊区130
思考与习题136
第4章晶体衍射137
4.1晶体衍射的几个标志性工作137
4.2劳厄衍射方程139
4.2.1正格子空间的劳厄衍射方程139
4.2.2劳厄衍射方程倒格子空间的表述141
4.3布拉格衍射方程142
4.3.1布拉格衍射方程正格子空间中的表述142
4.3.2布拉格衍射方程倒格子空间中的表述143
4.4衍射加强条件的布里渊表述144
4.5原子散射因子和几何结构因子147
4.5.1原子散射因子147
4.5.2几何结构因子148
4.5.3典型晶体结构衍射峰消失的条件150
*4.6固体X射线衍射分析简介151
4.6.1XRD实验原理151
4.6.2XRD分析154
4.6.3XRD的Rietveld法精修和实例157
思考与习题159
第5章原子振动及晶格动力学161
5.1原子振动161
5.2一维单原子晶体的晶格振动164
5.2.1运动方程及其尝试解164
5.2.2格波165
5.2.3色散关系166
5.2.4长波和短波极限168
5.2.5玻恩—卡门周期性边界条件及波矢q的取值170
5.3一维多原子晶体的晶格振动172
5.3.1运动方程及其尝试解172
5.3.2色散关系173
5.3.3声学波与光学波174
5.3.4双原子链玻恩—卡门周期性边界条件及波矢q的取值177
5.3.5推论179
5.4三维多原子晶体的晶格振动180
5.4.1三维晶体晶格振动的规律和结论180
*5.4.2三维晶体晶格振动的理论处理简介181
5.5晶格振动的量子理论183
5.5.1描述简谐振动的哈密顿算符184
5.5.2表象变换184
5.5.3状态表象中的哈密顿算符表示187
5.5.4格波的能量189
5.5.5推广到更一般情况190
5.6声子190
5.6.1声子的概念190
5.6.2声子的性质191
5.6.3声子谱193
*5.6.4声子谱的测量原理和方法196
5.7晶格振动比热理论197
5.7.1比热研究的意义197
5.7.2爱因斯坦模型198
5.7.3德拜模型200
5.7.4晶格比热量子理论204
5.8非谐效应207
5.8.1非谐效应及其理论处理思路207
5.8.2状态方程210
5.8.3非谐效应对非平衡态性质的影响212
思考与习题215
第6章金属电子论218
6.1金属自由电子气218
6.1.1特鲁特模型218
6.1.2索末菲模型220
6.1.3自由电子气量子理论221
6.2金属自由电子气基态的量子理论222
6.2.1单电子本征态和本征能量222
6.2.2状态密度和能态密度224
......
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