什么内在联系? 什么是固体? ·国体物理学课程的各章之间有什么互相关系? 固体物理学的研究对象当然是固体!那 体本念、规律、定理外,还妥学方法 么,什么是国体? ·宏观定义,初中我们就已经知道:? 是我们到目 将要面对的具体的、复杂 的对象, 识,画对复杂戏象 现在当然不够!研究固体的物理性质和规律 #以前基本都是抽象、筒单的对象 ·圃体的物理性质和规律由什么决定? ◆因此,前两讲将給出课程内孚的內在联系,使大家 ·仅仅由于组成固体的原子成分? #比如,金刚石、石曼、C固体都是由碳原子组 足无猎,帮助大家容易地抓住课程要点 成,但它们的物理性质完全不同1 这个要点是什么呢?我们先看国体物理学的 那么,差别仅在于结构,仅仅由原子排列结构不 #单单结构也不能决定性质 中424132 inche 学 即∥45.24l32che 体理学 固体的微观定义 a.经典还是量子? 如何定义国体,取决于我们的研究层次 ·用经典还是量子方法来处理,这基本上这取决 ·什么层次? 于研究国体的何种性质 在原子、电子层次,研究固体的宏观物理性质→ ·有判据→ 固体的微观定义 ·什么时候该用量子 固体中的原子在其平衡位置附近作微小振动 什么时候经典也可以 原子成份及其排列结构决定 体性质既然涉及到原子、电子层次,那么我 们首先必须面对如下的几个问题→ a.用经典还是量子方法? b.如何描写这些粒子之闻的相互作用多体问题? c.如何应对10m级的粒子? h即的45.24.132 inche 是学 体理学 b.多体问题相互作用如何处理? c.如何应对1029/m3的粒子? ·不管经典还是量子都还有如何具体描写它们之 ·这是我们以前学过的物理学规律中不曾遇到过 间的相互作用问题→多体问题 体物理学〔也是聚态物理)中最困难的问题 接线测烧获盛图学 ·非常困难!三体以上至今仍末很好地解决 课程中回避在度泛理论这个专题中会介绍 如何化解这个困难 其解决的可能途径 画对102个连立方程?统计?或者其他什么方法? 我个人认为—这个问题的关健在于数学工具1 线索和根据(衍射实验)? #对大家的忠告:没有找到合近的数学工具前,别 体中原子呈有规律性的排列周期性! ·固体物理要点或贯穿国体物理学的主缄就是 周期性(核心问氳是波在罔期性结构中的运动)→ p: 10.45.24.132/-igcher 是学 h趣的良45.24I32che 体理学2 http://10.45.24.132/~jgche/ 固体物理学 7 什么内在联系？ • 固体物理学课程的各章之间有什么互相关系？ * 除了讲解基本概念、规律、定理外，还要学方法， 学习固体物理研究、思考问题的方法，因为，固体 是我们到目前为止第一个将要面对的具体的、复杂 的对象，运用已学知识，面对复杂对象 # 以前基本都是抽象、简单的对象 * 因此，前两讲将给出课程内容的内在联系，使大家 能够在繁复的内容出现时，不会感到措手不及和举 足无措，帮助大家容易地抓住课程要点 • 这个要点是什么呢？我们先看固体物理学的 ——研究对象 http://10.45.24.132/~jgche/ 固体物理学 8 什么是固体？ • 固体物理学的研究对象——当然是固体！那 么，什么是固体？ * 宏观定义，初中我们就已经知道：…？ * 现在当然不够！研究固体的物理性质和规律 • 固体的物理性质和规律由什么决定？ * 仅仅由于组成固体的原子成分？ # 比如，金刚石、石墨、C60固体都是由碳原子组 成，但它们的物理性质完全不同！ * 那么，差别仅在于结构，仅仅由原子排列结构不 同决定？ # 单单结构也不能决定性质！ http://10.45.24.132/~jgche/ 固体物理学 9 固体的微观定义 • 如何定义固体，取决于我们的研究层次 • 什么层次？ * 在原子、电子层次，研究固体的宏观物理性质Æ • 固体的微观定义 * 固体中的原子在其平衡位置附近作微小振动 # 固体性质由所组成的原子成份及其排列结构决定 • 固体性质既然涉及到原子、电子层次，那么我 们首先必须面对如下的几个问题Æ a. 用经典还是量子方法？ b.如何描写这些粒子之间的相互作用——多体问题？ c. 如何应对1029/m3量级的粒子？ http://10.45.24.132/~jgche/ 固体物理学 10 a. 经典还是量子？ • 用经典还是量子方法来处理，这基本上这取决 于研究固体的何种性质 • 有判据Æ * 什么时候该用量子 * 什么时候经典也可以 http://10.45.24.132/~jgche/ 固体物理学 11 b. 多体问题——相互作用如何处理？ • 不管经典还是量子都还有如何具体描写它们之 间的相互作用问题Æ多体问题 * 固体物理学（也是凝聚态物理）中最困难的问题 * 非常困难！三体以上至今仍未很好地解决！ * 课程中回避——在密度泛函理论这个专题中会介绍 其解决的可能途径 # 我个人认为——这个问题的关键在于数学工具！ # 对大家的忠告：没有找到合适的数学工具前，别 碰它！ http://10.45.24.132/~jgche/ 固体物理学 12 c. 如何应对1029/m3的粒子？ • 这是我们以前学过的物理学规律中不曾遇到过 的问题 * 这个问题找到了解决之道后，才形成了固体物理学 这门学科——把已经找到结论的问题交给课堂 • ——如何化解这个困难？ * 面对1029个连立方程？统计？或者其他什么方法？ • ——线索和根据（衍射实验）？ * 晶体中原子呈有规律性的排列——周期性！ * 数学！后面会看到，数学上处理这样的周期性结 构——只需在几个或有限数量的原子、电子范围 • 固体物理要点或贯穿固体物理学的主线就是 周期性（核心问题是波在周期性结构中的运动）Æ