材料物理基础(清华大学出版社十三五重点规划教材)

本教材是应工科专业物理基础理论教学的要求 ，整理当前国内高校普遍使用的相关专业教材，并 结合编者多年的教学实践编撰而成。全书共分12章 。第1章简述热力学基本规律与基础应用； 第2章到 第4章介绍统计物理，建立起宏观物理量与微观状态 的桥梁，并主要介绍近独立粒子系统的统计规律及 其应用； 第5章到第8章介绍微观粒子的性质和运动 规律，包括薛定谔方程、力学量的算符理论、定态 问题的近似方法； 第9章到第12章在量子力学基础 上应用热力学统计物理方法从微观或宏观角度分析 研究固体材料微观结构与其性质的联系。为配合教 学需要，每章附有若干习题。 本教材可供材料科学及相关的工科专业学生学 习使用，也可供相关教学和科研人员参考。

目录 第1章热力学基础知识 1.1热平衡定律与温度 1.1.1热力学基本概念 1.1.2热平衡定律，温度的定义 1.2热力学第一定律 1.2.1热力学第一定律的表述 1.2.2功的表达式 1.2.3热量的表示式 1.3热力学第二定律 1.3.1热力学第二定律的两种表述 1.3.2熵 1.3.3热力学基本方程 1.3.4理想气体的熵 1.4热力学函数与特性函数 1.4.1热力学函数 1.4.2特性函数 1.4.3其他简单系统的情形 1.5麦克斯韦关系及其应用 1.5.1麦克斯韦关系 1.5.2麦克斯韦关系的应用举例 1.6磁介质的热力学性质 1.6.1简单磁介质系统的热力学性质 1.6.2复杂磁介质系统 1.7热力学第三定律 1.7.1热力学第三定律的表述 1.7.2绝热去磁降温 1.7.3绝对熵 1.8开放系统的热力学基本方程及化学势 1.8.1开放系统的热力学基本方程 1.8.2化学势 1.8.3相平衡 本章思维导图 思考题 习题 第2章近独立粒子的最概然分布 2.1粒子运动状态的经典描述 2.1.1相空间(μ空间) 2.1.2自由粒子在相空间的运动状态 2.1.3线性谐振子在相空间的运动状态 2.2粒子运动状态的量子描述 2.2.1线性谐振子 2.2.2外磁场中的电子自旋 2.2.3转子 2.2.4经典描述与量子描述的差别 2.3粒子运动状态的半经典近似 2.3.1半经典近似 2.3.2自由粒子的量子态 2.3.3自由粒子的态密度 2.4系统微观运动状态的描述 2.4.1近独立的全同粒子系统 2.4.2费米子和玻色子 2.4.3全同性原理与定域系统 2.4.4定域系统、玻色系统和费米系统量子态的区别 2.5等概率原理 2.6能级的分布与系统的微观状态 2.6.1能级的分布 2.6.2分布对应的系统微观状态 2.6.3玻尔兹曼系统（定域系情形）的微观状态数 2.6.4玻色系统的微观状态数 2.6.5费米系统的微观状态数 2.6.6非简并性条件 2.7玻尔兹曼分布 2.7.1玻尔兹曼分布的导出 2.7.2单粒子量子态上的平均粒子数 2.7.3平衡状态下的分布 2.8玻色分布与费米分布 2.8.1玻色分布 2.8.2费米分布 2.9三种最概然分布的关系 本章思维导图 思考题 习题 第3章玻尔兹曼统计 3.1热力学量的统计表达式 3.1.1配分函数Z 3.1.2β的物理意义 3.1.3热力学公式 3.1.4其他简单系统 3.2单原子分子理想气体的状态方程 3.2.1配分函数 3.2.2内能 3.2.3压强 3.3麦克斯韦速度分布律 3.3.1速度分布 3.3.2速率分布 3.4能量均分定理 3.4.1能量均分定理的导出 3.4.2能量均分定理的应用 3.5理想气体的混合熵 3.5.1两种气体的混合 3.5.2吉布斯佯谬 3.5.3对熵公式的修正 3.6顺磁性固体 3.6.1顺磁固体模型 3.6.2磁偶极子的分布 3.6.3总磁矩 3.6.4内能 3.6.5熵 本章思维导图 思考题 习题 第4章玻色统计与费米统计 4.1热力学量的统计表达式 4.1.1巨配分函数Ξ与内能U 4.1.2平均粒子数和广义力Y 4.1.3熵和玻尔兹曼因子 4.2弱简并的玻色气体和费米气体 4.3光子气体 4.3.1光子气体的分布函数，普朗克公式 4.3.2光子气体的热力学量 4.4玻色爱因斯坦凝聚 4.4.1玻色爱因斯坦凝聚理论描述 4.4.2玻色爱因斯坦凝聚的实验研究 4.5强简并费米理想气体 4.5.1T=0 K时的基态 4.5.2T)0 K时的情形 4.5.3费米气体的热力学量 4.5.4金属中的自由电子模型 4.5.5自由电子气体的费米能与费米温度 4.5.6金属中自由电子的热容 本章思维导图 思考题 习题 第5章量子力学基本概念 5.1简述量子力学的建立 5.2光的波粒二象性 5.2.1黑体辐射 5.2.2光电效应 5.2.3康普顿散射 5.3原子结构的玻尔理论 5.4德布罗意波 本章思维导图 思考题 习题 第6章波函数和薛定谔方程 6.1波函数与算符 6.2波函数的统计解释 6.2.1概率波 6.2.2波函数的归一化 6.2.3对波函数的说明 6.3态的叠加原理 6.4薛定谔方程 6.4.1不同体系的薛定谔方程 6.4.2薛定谔方程的讨论 6.5定态薛定谔方程 6.5.1定态薛定谔方程的形式 6.5.2能量本征值与能量本征方程 6.6一维无限深势阱 6.7线性谐振子 本章思维导图 思考题 习题 第7章力学量与粒子运动 7.1力学量的算符理论 7.1.1表示力学量的算符 7.1.2算符的运算规则 7.2厄米算符 7.2.1厄米算符与本征值 7.2.2厄米算符本征函数的正交性 7.3动量算符和角动量算符的本征方程 7.3.1动量算符 7.3.2角动量算符 7.4单个电子在库仑场中的运动 7.5氢原子 7.5.1能级 7.5.2电子的空间概率分布 7.5.3径向概率分布 7.6自旋 7.6.1电子自旋算符与自旋波函数 7.6.2总角动量 7.7算符与力学量的关系 7.7.1力学量与算符关系的假定 7.7.2平均值 7.8力学量的对易关系与测不准关系 7.8.1坐标与动量算符的对易关系 7.8.2角动量算符的对易关系 7.8.3两力学量算符同时具有确定值的条件 7.8.4测不准关系（不对易的情形） 本章思维导图 思考题 习题 第8章定态问题的近似方法 8.1非简并定态微扰理论 8.2简并情况的定态微扰理论 8.3变分法 本章思维导图 思考题 习题 第9章晶体结构 9.1固体、晶体和非晶体 9.2晶体的周期性结构及描述 9.2.1基元、格点 9.2.2