关于凝聚态物理简介_如何提高物理成绩.pdf

勿以恶小而为之，勿以善小而不为。——刘备 关于凝聚态物理简介_如何提高物理成绩 凝聚态物理一般指凝聚态物理学，凝聚态物理学是研究凝聚态物质的物理性质与微观 结构以及它们之间的关系。这次小编给大家整理了凝聚态物理简介，供大家阅读参考。 凝聚态物理资料 一方面，凝聚态物学是固体物理学的向外延拓，使研究对象除固体物质以外，还包括 许多液态物质，诸如液氦、熔盐、液态金属，以及液晶、乳胶与聚合物 等，甚至某些特 殊的气态物质，如经玻色-爱因斯坦凝聚的玻色气体和量子简并的费米气体。另一方面， 它也引入了新的概念体系，既有利于处理传统固体物理遗留的许多疑难问题，也便于推广 应用到一些比常规固体更加复杂的物质。从历史来看 ，固体物理学创建于 20 世纪的 30— 40 年代 ，而凝聚态物理学这一名称最早出现于 70 年代 ，到了80—90 年代 ，它逐渐取代 了固体物理学作为学科名称 ，或者将固体物理学理解为凝聚态物理学的同义词。 凝聚态物理学是当今物理学最大也是最重要的分支学科之一。其研究层次，从宏观、 介观到微观，进一步从微观层次统一认识各种凝聚态物理现象 ；物质维数从三维到低维和 分数维；结构从周期到非周期和准周期 ，完整到不完整和近完整 ；外界环境从常规条件到 极端条件和多种极端条件交叉作用，等等，形成了比固体物理学更深刻更普遍的理论体系。 经过半个世纪多的发展 ，凝聚态物理学已成为物理学中最重要、最丰富和最活跃的学科 ， 在诸如半导体、磁学、超导体等许多学科领域中的重大成就已在当代高新科学技术领域中 起关键性作用，为发展新材料、新器件和新工艺提供了科学基础。前沿研究热点层出不穷 ， 新兴交叉分支学科不断出现是凝聚态物理学的一个重要特点；与生产实践密切联系是它的 另一重要特点 ，许多研究课题经常同时兼有基础研究和开发应用研究的性质，研究成果可 望迅速转化为生产力。 丹青不知老将至，贫贱于我如浮云。——杜甫 以家为家，以乡为乡，以国为国，以天下为天下。——《管子·牧民》 凝聚态物理学的基本任务在于阐明微观结构与物性的关系，因而判断构成凝聚态物质 的某些类型微观粒子的集体是否呈现量子特征（波粒二象性）是至关紧要的。电子质量小， 常温下明显地呈现量子特征；离子或原子则由于质量较重，只有低温下（约 4K ）的液氦 或极低温下（μK 至 nK ）的碱金属稀薄气体，原子的量子特征才突出地表现出来。这也说 明为何低温条件对凝聚态物理学的研究十分重要。微观粒子分为两类：一类是费米子，具 有半整数的自旋，服从泡利不相容原理；另一类是玻色子，具有整数的自旋，同一能态容 许任意数的粒子占据。这两类粒子的物理行为判然有别。 固体电子论 对固体中电子行为的研究一直是固体物理学的核心问题。凝聚态物理学中情况依然如 此。固体中电子的行为可按电子间相互作用的大小，分为三个区域。 ①弱关联区。基于电子受晶格上离子散射的能带理论 ，为固体中电子行为提供了合适 的理论框架 ，应用于半导体和简单金属已取得非凡的成功 ，也构成半导体物理学的理论基 础。 ②中等关联区。包括一般金属和强磁性物质。朗道的费米液体理论成功地描述了一般 金属以及低温下 3He 液体中的元激发及物理行为。W.科恩等发展的密度泛函理论则提供 了高效计算复杂结构材料中电子结构的理论框架。电子之间的交换相互作用 （包括直接、 间接、超交换、双交换及巡游交换 ）导致了磁有序相（铁磁体、反铁磁体及更铁磁体）的 形成。有关磁有序相的激发态（磁振子与磁畴 ）又提供了理解其物理参数和磁化曲线的契 机 ，构成了铁磁学的物理基础。 ③强关联区。涉及电子浓度甚低的不良金属。能带理论建立不久 ，E.维格纳就设想库 以铜为镜，可以正衣冠；以古为镜，可以知兴替；以人为镜，可以明得失。——《旧唐书·魏征列传》 云路鹏程九万里，雪窗萤火二十年。——《王实甫》 仑斥力使电子定域于维格纳晶格上，接着 N.莫脱认为 NiO 这类氧化物是因关联导致的绝 缘体，即莫脱绝缘体。20 世纪 60 年代近藤对于稀磁合