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第1章 固体中电子能量结构和状态4

1.1　电子的粒子性和波动性4

1.1.1 电子粒子性和霍耳效应4

1.1.2　电子波性5

1.1.3　波函数6

1.1.4　薛定谔（Schr？dinger）方程7

1.2　金属的费密（Fermi）-索末菲（Sommerfeld）电子理论10

1.2.1 金属中自由电子的能级10

1.2.2 自由电子的能级密度13

1.2.3 自由电子按能级分布15

1.3　晶体能带理论基本知识概述17

1.3.1　周期势场中的传导电子18

1.3.2　K空间的等能线和等能面21

1.3.3　准自由电子近似电子能级密度23

1.3.4　能带和原子能级的关系24

1.4　晶体能带理论应用举例25

1.4.1　导体、绝缘体、半导体的能带结构25

1.4.2　能带理论对金属性质一些差异的解释27

1.4.3　理解正霍耳系数的意义29

1.5　非晶态金属、半导体的电子状态31

1.5.1 非晶态金属、非晶态半导体及其特点31

1.5.2　电子状态31

本章小结33

复习题33

第2章　材料的电性能35

2.1　引言35

2.2　电子类载流子导电37

2.2.1　金属导电机制37

2.2.2 电阻率与温度的关系38

2.2.3　电阻率与压力的关系40

2.2.4　冷加工和缺陷对电阻率的影响41

2.2.5　电阻率的尺寸效应44

2.2.6　电阻率的各向异性44

2.2.7　固溶体的电阻率45

2.2.8　化合物、中间相、多相合金电阻49

2.3　离子类载流子导电50

2.3.1　离子电导理论50

2.3.2　离子电导与扩散53

2.3.3　离子导电的影响因素54

2.3.4　快离子导体55

2.4　半导体59

2.4.1　本征半导体59

2.4.2　杂质半导体62

2.4.3　导电性和载流子迁移率66

2.4.4　少数载流子的行为67

2.4.5　半导体接触69

2.5　超导体73

2.5.1　概述73

2.5.2　超导态特性和超导体的三个性能指标75

2.5.3　超导体的应用80

2.6　电导功能材料81

2.6.1 导电材料81

2.6.2　电阻材料82

2.6.3　电触点材料86

2.7　电性能测量及其应用举例87

2.7.1 双电桥和电位差计测量方法87

2.7.2　直流四探针法89

2.7.3　电阻法分析应用举例91

本章小结93

复习题94

第3章　材料的介电性能97

3.1 电介质及其极化97

3.1.1 平板电容器及其电介质97

3.1.2　极化相关物理量98

3.1.3　电介质极化的机制99

3.1.4　宏观极化强度与微观极化率关系103

3.2 交变电场下的电介质105

3.2.1 复介电常数和介质损耗105

3.2.2　电介质弛豫和频率响应107

3.2.3　介电损耗分析109

3.3.1 介电强度（介电击穿强度）111

3.3　电介质在电场中的破坏111

3.3.2　本征击穿机制112

3.3.3　热击穿机制113

3.3.4　雪崩式击穿机制114

3.3.5　影响无机材料击穿强度的各种因素115

3.4　压电性和热释电性117

3.4.1 压电性（piezoelectricity）117

3.4.2　热释电性124

3.5 铁电性（ferroelectricity）126

3.5.1　铁电体、电畴126

3.5.2　铁电体的起源与晶体结构128

3.5.3　铁电体的临界性质131

3.5.4　压电、铁电材料及其应用134

3.6　介电测量简介138

3.6.2　电滞回线的测量139

3.6.1 电容率（介电常数）、介电损耗、介电强度的测定139

3.6.3　压电性的测量140

本章小结141

复习题141

第4章　材料的光学性能143

4.1 光和固体的相互作用143

4.1.1　光的波粒二象性143

4.1.2　光通过固体现象143

4.2　材料的不透明性与半透明性157

4.2.1　不透明性157

4.2.2　半透明性160

4.3　透明材料的颜色和着色原理161

4.3.1 透明材料的颜色161

4.3.2　无机非金属材料的着色162

4.4.1 发光和热辐射163

4.4　材料的发光163

4.4.2　激光167

4.5　无机材料的红外光学性能177

4.5.1　红外技术的起源和应用177

4.5.2　红外透过材料178

4.5.3　红外探测材料183

4.5.4　热探测器（thermal detector）材料186

4.6　电光效应、光折变效应、非线性光学效应188

4.6.1　相关预备知识188

4.6.2　电光效应192

4.6.3　非线性光学效应193

4.6.4　光折变效应194

4.6.5　材料及其相关应用195

4.7.1　概述200

4.7　光导纤维200

4.7.2　通讯光纤的构成和分类201

4.7.3　光纤的传输模式、损耗、色散202

4.7.4　光纤参量的选择207

本章小结209

复习题209

第5章　材料的热性能211

5.1　材料的热容211

5.1.1 固体热容理论简介211

5.1.2　金属和合金的热容214

5.1.3　陶瓷材料的热容218

5.1.4　相变对热容的影响220

5.1.5　热分析222

5.1.6　热分析应用227

5.2.1 热膨胀来自原子的非简谐振动230

5.2　材料的热膨胀230

5.2.2　热膨胀系数232

5.2.3　影响热膨胀的因素236

5.2.4　多晶体和复合材料的热膨胀240

5.2.5　热膨胀测试方法及其应用244

5.2.6　膨胀合金254

5.3　材料的导热性257

5.3.1 热传导的宏观规律及微观机制257

5.3.2　金属的热传导258

5.3.3　无机非金属材料的热传导262

5.4　热电性（thermoelectricity）268

5.4.1　热电效应268

5.4.2 绝对热电势系数（absolute thermo electric power,ATP）269

5.4.3　热电性的应用及其热电材料271

5.5　材料的热稳定性280

5.5.1　热稳定性的表征280

5.5.2　热应力280

5.5.3　抗热冲击性能282

5.6　材料热导率的测量方法288

5.6.1 稳态测试288

5.6.2　动态测试289

本章小结291

复习题291

第6章　材料的磁性能293

6.1　磁学基本量及磁性分类293

6.1.1　磁学基本量293

6.1.2　物质的磁性分类294

6.1.3　原子本征磁矩、抗磁性和顺磁性295

6.2　铁磁性和亚铁磁性材料的特性297

6.2.1　磁化曲线297

6.2.2　磁滞回线299

6.2.3　磁晶各向异性和各向异性能299

6.2.4　铁磁体的形状各向异性及退磁能300

6.2.5　磁致伸缩与磁弹性能301

6.3　磁性材料的自发磁化和技术磁化303

6.3.1　自发磁化理论303

6.3.2　技术磁化理论308

6.4　磁性材料的动态特性316

6.4.1　交流磁化过程与交流回线316

6.4.2　复数磁导率317

6.4.3　交变磁场作用下的能量损耗319

6.5.1　软磁材料322

6.5　磁性材料322

6.5.2　硬磁材料329

6.6　信息存储磁性材料338

6.6.1　磁感应（盘、带）记录系统339

6.6.2　磁（致）电阻效应和磁头材料351

6.6.3　磁光记录材料356

6.7　磁性测量及其在材料科学与工程中的应用361

6.7.1 材料的直流磁性测量361

6.7.2　材料的交流（动态）磁性测量372

本章小结375

复习题375

7.1　胡克定律及弹性的表征377

7.1.1　广义胡克定律377

第7章　材料弹性与内耗（阻尼）性能377

7.1.2　弹性的表征380

7.2　弹性与原子间结合力等物理量的关系381

7.2.1 弹性模量的微观分析381

7.2.2　弹性模量与其他物理量的关系383

7.3　弹性模量的影响因素385

7.3.1　温度的影响385

7.3.2　相变对弹性模量的影响386

7.3.3　固溶体的弹性模量387

7.3.4　晶体结构的影响388

7.4 弹性的铁磁性反常现象（△E效应）391

7.5　无机材料的弹性模量392

7.5.1 多孔陶瓷材料的弹性模量393

7.5.2　双相陶瓷的弹性模量393

7.6.1 动态法测弹性模量的原理395

7.6　弹性模量的动态法测量395

7.6.2　悬挂法测弹性模量397

7.6.3　超声波脉冲法398

7.7　材料滞弹性和内耗399

7.7.1　黏弹性和滞弹性399

7.7.2　滞弹性400

7.7.3　内耗概述403

7.7.5 内耗的表征（量度）406

7.7.6　静滞后型内耗408

7.8　内耗产生的机制408

7.8.1 点阵中原子有序排列引起的内耗408

7.8.2 与位错有关的内耗409

7.8.3　与晶界有关的内耗411

7.8.4　磁弹性内耗412

7.8.6　伪弹性和相变内耗413

7.8.5　热弹性内耗413

7.9 内耗测量方法与应用417

7.9.1　测量方法417

7.9.2　内耗应用举例419

7.10　弹性合金和高阻尼合金423

7.10.1　高弹性合金423

7.10.2　恒弹性合金423

7.10.3　阻尼减振材料424

本章小结425

复习题426

附录427

附录一 正电子湮没技术427

附录二　穆斯堡尔效应429

附录三　核磁共振431