РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
КАФЕДРА МЕХАНИКИ МНОГОФАЗНЫХ СИСТЕМ
А. В. Ширшова физика твердого тела
Учебно-методический комплекс
Тюменский государственный университет
2008
УДК: 53 (075.3)
ББК В3р
АЗ: С195
А.В. Ширшова. Физика твердого тела. Учебно-методический комплекс. Предназначен для студентов ОДО специальности 070700 - теплофизика. Тюмень: Издательство Тюменского государственного университета, 2008, 152 с.
УМК включает: рабочую программу дисциплины, методические указания к практическим занятиям, тесты для самоконтроля, конспект лекций.
Рабочая учебная программа дисциплины опубликована на сайте ТюмГУ: Физика [электронный ресурс] / Режим доступа: http: www.umk.utmn.ru., свободный.
Рекомендовано к печати Учебно-методической комиссией физического факультета. Одобрено Учебно-методической секцией Ученого совета Тюменского государственного университета.
ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: А. Б. Шабаров, д.т.н., профессор
РЕЦЕНЗЕНТЫ: С.П. Родионов, д. ф.-м.н.
Н.И. Шабаева, к. ф.–м.н.
© ГОУ ВПО Тюменский государственный университет, 2008.
© Издательство Тюменского государственного университета,2008.
© А.В. Ширшова, 2008.
СОДЕРЖАНИЕ
Рабочая программа ………………………………….……….6
Методические указания к практическим занятиям…..12
Тесты для самоконтроля студентов…………….…...… 35
Конспект лекций ....……………………………………….....41
Введение ...………………………………………………….……..41
Глава 1. Азбука кристаллографии…………………………..…...….….43
1.1. Пространственная решетка …………………………………..……….43
1.2. Система координат………….……………………………….…...….….44
1.3. Индексы узлов, узловых прямых и узловых плоскостей…….…….45
1.4.
Элементарная
ячейка кристалла…………….……………..……...…48
1.5. Элементы симметрии...……………....………..…………………….....51
1.6. Cингонии…………………………….……………………………........….52
1.7. Обратная решетка………….........……………………………………...57
Глава 2. Методы структурного анализа………………………….....….65
2.1. Общие положения………………………………………………..……...65
2.2. Дифракция Вульфа – Брэгга…………………………..……………….67
2.3. Метод Лауэ. Межатомное взаимодействие....…………….…….…..69
2.4. Метод вращения кристалла………………………………………..…..72
2.5. Порошковый метод Дебая – Шеррера…………………….………....74
Глава 3. Межатомное взаимодействие………………..……………….76
3.1. Классификация твердых тел. Типы связей……..…………………...76
3.2. Энергия связи……………………………………………..……………...79
3.3. Молекулярные кристаллы……………………………………..……….84
3.4. Ионные кристаллы………………………………..……………………..89
3.5. Ковалентные кристаллы……………………………………..…………93
3.6. Металлы……………………………………..…………………………….98
Глава 4. Элементы квантовой статистики…..……………………102
4.1. Квантовая статистика. Фазовое пространство. Функция распределения…….…………………………………………………….…..102
4.2. Понятие о квантовой статистике Бозе — Эйнштейна и Ферми — Дирака………………………………………………………………………....104
4.3. Вырожденный электронный газ в металлах……….…………..…..107
4.4. Понятие о квантовой теории теплоемкости. Фононы…………….110
4.5. Выводы квантовой теории электропроводности металлов…......112
4.6. Сверхпроводимость. Понятие об эффекте Джозефсона……..…114
Глава 5. Электрические свойства твердых тел……………..…...117
5.1. Понятие о зонной теории твердых тел…………………………..…117
5.2. Металлы, диэлектрики и полупроводники по зонной теории…...120
5.3. Собственная проводимость полупроводников…………………....123
5.4. Примесная проводимость полупроводников………………….…...128
5.5. Фотопроводимость полупроводников…………………………...….134
5 6. Люминесценция твердых тел…………………………….……….….137
5.7. Контакт двух металлов по зонной теории……………….…….…...141
5 8. Термоэлектрические явления и их применение……….…….…....144