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固体物理
概览
固体物理研究固体（尤其是晶体）的微观结构、电子行为与宏观物理性质，以能带论、晶格振动与费米面为核心，是理解导体、半导体、绝缘体及现代材料与器件的理论基础。
核心内容
固体物理以晶体结构为起点。晶体中原子在空间周期性排列，形成布拉维格子加基元的结构。这种平移对称性使波矢 $\vec{k}$成为好量子数，并导致 X 射线衍射这一关键实验手段——由劳厄方程与布拉格定律$2d\sin\theta=n\lambda$ 可测定晶格常数与原子位置，是结构分析的基础。
能带论是固体物理的核心理论。在周期势场中，电子波函数满足布洛赫定理，能量本征值形成允许带与禁带。根据能带填充情况可将固体分为导体（半满带）、绝缘体（满带且带隙大）与半导体（满带且带隙小，约 1 eV）。费米能级的位置决定了载流子类型与浓度，是区分材料导电性的关键。
晶格振动以声子为量子。晶格振动的量子化产生声子，是热容、热传导、超导电子-声子耦合的载体。德拜模型与爱因斯坦模型从不同角度解释了低温下固体热容 $T^3$ 行为，声子色散关系则决定了声学支与光学支的动力学特征。
费米面是动量空间中电子占据态的边界，其形状直接决定金属的电学、热学与磁学性质。回旋共振、de Haas-van Alphen 效应等实验可精确测定费米面拓扑，是认识金属行为的窗口。固体物理还涵盖缺陷、相变、超导、磁性等丰富主题，是现代材料科学与凝聚态物理的根基。
与其他知识关联
参考笔记
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