Винтайкин Б.Е. Физика твердого тела (2-е издание, 2008) (1135799)
Текст из файла
ФИЗИКА В ТЕХНИЧЕСКОМ УНИВЕРСИТЕТЕ Серия основана в 2003 году Научные редакторы д-р физ.-мат. наук, проф. Л.К. Мартинсон, д-р физ.-мат. наук, проф. А.Н. Морозов Москва Издательство МГТУ имени Н.Э. Баумана 2008 Б.Е. Винтайкин Физика твердого тела Издание второе, стереотипное Допущено Министерством образования и науки Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по техническим направлениям подготовки и специальностям Москва Издательство МГТУ имени Н.Э. Баумана 2008 УДК 548.0(075.
8) ББК 22.37 В50 Реиензенизы: кафедра физики Московского энергетического института (Государственного технического университета), зав. кафедрой канд. фнз.-мат. наук, доц. О.А. Евтнхиева; д-р фнз.-мат. наук, проф. Р.Н. Кузьмин Виитайкин Б.К. Физика твердого тела: Учеб. пособие. — 2-е изд., стер. — М.: Изд-во МГТУ им.
Н.Э, Баумана, 2008. — 360 с.: ил. (Физика в техническом университете ! Под ред. Л.К. Мартинсона, А.Н. Морозова). В50 1БВ)х) 978-5-7038-2459-7 УДК 548,0(075.8) ББК 22.37 © Винтайкии Б.Е., 2006 © Оформление. Издательство МГТУ им, Ннй Баумана, 2006 1$ВХ 978-5-7038-2459-7 Подробно изложены основы современной физики твердого тела.
Большое внимание уделено описанию и формированию структуры твердых кристаллических и аморфных тел, дефектов строения твердых тел, спектров энергетических состояний в твердых телах, а также тепловым, электрическим, магнитным, оптическим свойствам твердых тел и вопросам сверхпроводимости. Кратко изложены основные физические методы исследования, используемые в физике твердого тела.
Рассмотрено применение изучаемых явлений в устройствах современной техники, например а устройствах магнитной записи, в магнитострикциониых преобразователях, различных устройствах на основе полупроводниковых р-л-переходов: свето- и лазерных диодах, полупроводниковых генераторах напряжения, транзисторах и др.
Содержание учебного пособия соответствует курсу лекций, который автор читает в МГТУ им. Н.Э. Баумана и ЕГУ им. И.А. Бунина. Для студентов технических университетов и вузов. ПРЕДИСЛОВИЕ В учебном пособии «Физика твердого тела» компактно, но вместе с тем и достаточно полно изложены основы современной физики твердого тела. Его содержание соответствует курсу лекций, читаемых автором студентам Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана и Елецкого государственного университета им. И.А. Бунина. Книга включает в себя семь глав, в каждой из которых рассказывается об определенном круге явлений в твердых телах и применении их в технике.
Наиболее подробно освещены разделы физики твердого тела, поясняющие физические свойства современных материалов с позиций квантовой, а где это возможно, и с позиций классической физики. Акцент делается не столько на изложение различных вопросов, сколько на их объяснение, чтобы читатель мог понять суть физического происхождения явлений и связанных с ними свойств материалов. Рассмотрены физические основы теории прочности материалов, принцип работы устройств магнитной записи, магнитострикционных преобразователей, различных устройств на полупроводниковых р — л-переходах: диодов, светодиодов, генераторов напряжения, полупроводниковых лазеров, транзисторов и многих других.
Кратко изложены важнейшие применения изучаемых явлений в устройствах современной техники. В списке литературы указаны ссылки на книги, содержащие такую информацию. В книге не удалось подробно изложить физические методы исследования структуры веществ и их физических свойств; подробно рассмотрена лишь дифракция излучений и частиц кристаллической решеткой, поскольку теория этого процесса очень важна для всех глав книги.
Тем не менее сравнительно краткое изложение многих других физических методов исследования 5 позволяет студенту получить о них достаточно полное представление. Автор выражает глубокую признательность сотрудникам кафедры физики МГТУ им. Н.Э. Баумана профессорам Л.К. Мартинсону и А.Н. Морозову, доценту Е.В. Смирнову, профессору кафедры физики Елецкого государственного университета им. И.А. Бунина О.В. Кондакову за сделанные замечания при прочтении и обсуждении рукописи, а также аспиранту М.В. Лелькову за помощь при оформлении рисунков.
Автор благодарен рецензентам: профессору кафедры физики твердого тела физического факультета Московского государственного университета имени М,В. Ломоносова Р.Н. Кузьмину и сотрудникам кафедры физики Московского энергетического института (Государственного технического университета), возглавляемой доцентом О.А. Евтихиевой, за всестороннее рассмотрение рукописи и полезные замечания, которые способствовали ее улучшению. Автор признателен сотрудникам Издательства МГТУ имени Н.Э. Баумана за большой труд по подготовке книги к изданию.
ВВЕДЕНИЕ Физика твердого тела изучает структуру и физические свойства твердых веществ, а также физические явления, протекающие в них. Важнейшая задача физики твердого тела — установление связи между структурой и свойствами твердых тел и предсказание на этой основе путей поиска новых и совершенствования существующих материалов. Главной отличительной особенностью твердых тел — способностью сохранять форму и противостоять деформациям сдвига— обладают почти все создаваемые детали машин и механизмов, искусственные и природные материалы. Это делает физику твердого тела важным разделом физики, пожалуй, самым близким к потребностям практической деятельности людей.
Не случайно работа большинства физиков и инженеров непосредственно связана с физикой твердого тела. Большая часть твердых тел имеет кристаллическую структуру, в которой атомы и молекулы располагаются периодически, подобно строительным кирпичикам. Такое расположение атомов значительно облегчает изучение твердых тел, поскольку, например, для описания их структуры достаточно рассмотреть один «кирпичик», а остальную часть кристалла получить его тиражированием. Периодическое расположение распространяется на большие области, называемые кристаллическими зернами.
Зерна содержат огромное число атомов и имеют размеры порядка микрометра. В случае поликристаллического вещества, как правило, эти зерна сориентированы случайно. Иногда зерна имеют почти одинаковую ориентацию, в этом случае говорят о монокристаллической структуре вещества, а зерна называют блоками. Такие монокристаллы обладают разными свойствами по различным направлениям — анизотропией физических свойств. Эта особенность монокристаллов позволяет на их основе создавать уникальные преобразователи, датчики и 7 другие устройства. Практически все свойства материалов сильно зависят от разнообразных дефектов кристаллической структуры. Физика твердого тела изучает эти дефекты, их влияние на физические свойства материала и определяет пути управления свойствами за счет использования особенностей различных дефектов.
Физика твердого тела изучает и аморфные вещества, в которых нет периодического расположения атомов, как в кристаллах. Атомы в таких веществах сохраняют некоторые элементы периодического расположения только на малых расстояниях друг от друга. Такие вещества обладают особыми физическими свойствами, обусловленными их атомной структурой; области применения аморфных материалов постоянно расширяются. Для решения важнейшей задачи физики твердого тела — установления связи между структурой и свойствами твердых тел— применяются разнообразные методы структурных исследований и точные методики измерения физических свойств вешеств, использующие последние достижения науки и техники.
Современные электронные микроскопы позволяют различить детали структуры размером в несколько атомов. С использованием дифракционных методов в ряде случаев можно определять средние расстояния между атомами с точностью до 4-5 знака. Методы микрозондного анализа позволяют определить состав, а иногда и структуру областей вещества малого размера — доли микрометра. Различные резонансные методы, например ядерный магнитный и гамма-резонанс, применяют для выявления незначительных изменений электромагнитных кристаллических полей, вызванных перегруппировками атомов.
Создание научных приборов для определения структуры веществ превратилось в особую отрасль промышленности. Физика твердого тела эффективно использует достижения и методы всех разделов физики и в первую очередь квантовой механики, молекулярной, атомной и статистической физики. Теория физики твердого тела базируется на современном математическом аппарате, причем многие разделы математики быстро развивались, отчасти, благодаря необходимости решать задачи физики твердого тела. Использование методов физики твердого тела в материаловедении позволило значительно облегчить трудоемкую задачу создания новых и совершенствования существующих материалов.
Характеристики
Тип файла DJVU
Этот формат был создан для хранения отсканированных страниц книг в большом количестве. DJVU отлично справился с поставленной задачей, но увеличение места на всех устройствах позволили использовать вместо этого формата всё тот же PDF, хоть PDF занимает заметно больше места.
Даже здесь на студизбе мы конвертируем все файлы DJVU в PDF, чтобы Вам не пришлось думать о том, какой программой открыть ту или иную книгу.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
