Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Гомельский государственный университет

имени Франциска Скорины»

С.А. ХАХОМОВ, А.В. СЕМЧЕНКО,

Ю.В. НИКИТЮК

ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА

Гомель

УО «ГГУ им. Ф. Скорины»

2010

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Гомельский государственный университет

имени Франциска Скорины»

С.А. ХАХОМОВ, А.В. СЕМЧЕНКО,

Ю.В. НИКИТЮК

ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА

1. ТЕКСТЫ ЛЕКЦИЙ

для студентов специальности

1 – 31 04 01 «Физика»

Гомель

УО «ГГУ им. Ф. Скорины»

2010

УДК 621.38 (075.8)

ББК 32.86 я73

Н 968

Рецензенты:

А. А. Бойко, кандидат физико-математических наук, доцент, проректор по научной работе учреждения образования «Гомельский государственный технический университет им. П. О. Сухого»;

кафедра радиофизики и электроники учреждения образования «Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины».

Рекомендовано к изданию научно-методическим советом учреждения образования «Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины»

Хахомов, С. А.

H 968 Физика твердого тела : тексты лекций для студентов специальности 1 – 31 04 01 «Физика»: / С. А. Хахомов, А. В. Семченко, Ю. В. Никитюк; М-во образования РБ, Гомельский государственный университет им. Ф. Скорины. – Гомель: ГГУ им. Ф. Скорины, 2010. – 128 с.

ISBN 978–985–439–379–7

Тексты лекций предназначены для студентов специальности 1 – 31 04 01 «Физика» при изучении дисциплины «Физика твердого тела».

Содержание

Лекция 1	Введение в дисциплину	4
Лекция 2	Кристаллическая структура твердых тел	8
Лекция 3	Электронная структура твердых тел	27
Лекция 4	Классификация кристаллов по типам сил связи	39
Лекция 5	Дефекты в кристаллах	54
Лекция 6	Механические свойства твердых тел	65
Лекция 7	Основы динамики кристаллической решетки	78
Лекция 8	Тепловые свойства твердых тел	93
Лекция 9	Магнитные свойства твердых тел	106
Лекция 10	Сверхпроводимость	118

Лекция 1

Введение в дисциплину

1.1 Предмет и задачи физики твердого тела

1.2 История развития

1.1 Предмет и задачи физики твердого тела

Физика твердого тела - это наука о строении и свойствах твердых тел и происходящих в них явлениях.

Физика твердого тела представляет собой один из важней­ших разделов современной науки. Благодаря успехам физики твердого тела стали возможны огромные достижения в областях квантовой электроники, полупроводниковой техники, создания материалов с уникальными физическими свойст­вами, определяющие в значительной степени важнейшие на­правления научно-технического прогресса. Неудивительно по­этому, что примерно половина всех физиков мира - исследова­телей и инженеров - занимаются теми или иными вопросами физики твердого тела.

Объектами исследования физики твердого тела являются твер­дые тела.

Предметом физики твердого тела является изучение состава твердых тел, их атомно-электронной структуры, установление зависимости между составом, структурой и различными физическими свойствами в первую очередь кристаллических материалов.

Физика твердого тела сводится, в сущности, к установлению связи между свойствами индивидуальных атомов и молекул и свойствами, обнаруживаемыми при объединении атомов или молекул в гигантские ассоциации в виде регулярно упорядоченных систем - кристаллов. Эти свойства можно объяснить, опираясь на простые физические модели твердых тел. Строение реальных кристаллов и аморфных тел значительно сложнее, но эффективность и полезность простых моделей трудно переоценить.

В задачу физики твердого тела входит также изучение вопросов образования и роста кристаллов (кристаллизация) и их разрушения под влиянием различных факторов (плавления, сублимации, растворения и т.д.).

Одной из наиболее важных задач, стоящих перед учеными и специалистами, является задача созда­ния сверхматериалов с заданными свойствами, точного предска­зания их поведения в экстремальных условиях, установления ресурса работы материалов и т. д. Решение этой и других не менее важных задач невозможно без глубокого освоения и дальнейшего раз­вития физики твердого тела.

В программу нашего курса в соответствии со стандартом входят следующие вопросы:

1. Предмет и задачи физики твердого тела;

2. Кристаллическая структура твердых тел;

3. Электронная структура твердых тел;

4. Классификация кристаллов по типам сил связи;

5. Дефекты в кристаллах;

6. Механические свойства твердых тел;

7. Основы динамики кристаллической решетки;

8. Тепловые свойства твердых тел;

9. Элементы теории упругости;

10. Сверхпроводимость.