文档介绍：凝聚态量子理论
湖南大学物理学院
余亚斌,.
讲课内容
第0章概论
第一章周期性结构
第二章声子
第三章自旋波量子
第四章等离激元
第五章电声相互作用
第六章极化子理论
*第七章激子理论
*第八章关联与无序
*第九章其它
预备知识: 固体物理+(高等)量子力学
参考书
1. 李正中, 固体理论, 高等教育出版社
2 J. Callaway, 固体量子理论,科学出版社
, Many-particle Physics, Plenum Press, New York,
3. 阎守胜, 固体物理基础, 北京大学出版社
概论
固体物理的理论
凝聚态物理的理论
固体物理的理论
时间: 20世纪上半叶
基础: (1). 晶体学: 晶体周期结构的确定
1669: 晶面角守恒律(Steno)
1784: 有理指数定律和晶胞学说(Hauy)
1848: 空间点阵学说(Bravais)
1889-1891: 空间群理论(Federov 和 Schvenflies)
1912: 晶体X射线衍射实验(Laue)
(2). 固体比热的理论: 初步的晶格动力学理论
1907: 独立振子的量子理论(Einstein)
1912: 连续介质中的弹性波的量子理论(Debye)
1912: 周期结构中的弹性波(Born 和 von Karman)
(3). 金属导电的自由电子理论: Fermi 统计
1897: 电子的发现(Thomson)
1900: 金属电导和热传导的经典自由电子理论(Drude)
1924: 基于Fermi统计的自由电子理论(Pauli 和 Sommerfield)
(4). 铁磁性研究:自旋量子理论
1894: 测定铁磁--顺磁转变的临界温度(Curie)
1907: 铁磁性相变的分子场理论(Weiss)
1928: 基于局域电子自旋相互作用的铁磁性量子理论
另外:
电子衍射的动力学理论(Bethe)
金属导电的能带理论(Bloch)
基于能带理论的半导体物理(Wilson)
标志: 1940年 Seitz “固体的现代理论”
核心概念: 周期结构中波的传播(1946年Brillouin著)
晶体的平移对称性(周期性)
波矢空间(倒空间)
强调共有化的价电子以及波矢空间的色散关系
波矢空间的基本单元: Brillouin区
焦点: Brillouin区边界或区内某些特殊位置的能量-波矢
色散关系
晶格动力学+固体能带理论
3. 内容的开拓和深化
开拓: 无序体系
深化: 量子相干性
无序体系:相对于周期性晶体结构而言. 非晶,液晶,准晶,液体等. K不是好量子数
量子相干性:主要体现在输运性质方面, 输运性质由载流子对散射中心散射决定: 弹性散射+非弹性散射
弹性散射平均自由程, 非弹性散射平均自由程
介观体系: 体系尺度<=非弹性散射平均自由程
AB效应……
凝聚态物理
1. Landau 和 Anderson 的贡献
. Landau(1908-1968): 1962 Nobel奖“for his pioneering theories for condensed matter, especially liquid helium"
理论多面手(等离子物理,流体力学,核物理,量子场论和天体物理)
凝聚态物理理论: 二级相变理论,超导理论, 超流HeII理论和Fermi液体理论.
概念: 元激发, 序参数和对称破缺
. Anderson (1923-): 1977 Nobel奖“for their fundamental theoretical investigations of the electronic structure of ic and disordered systems”
(. van Vleck, . Mott. 平分)
凝聚态物理理论: 无序系统理论, 磁性杂质的电子理论, 软模相变理论, Josephson效应, 超流HeIII的理论和电导的标度律
概念:对称破缺,元激发, 广义刚度, 缺陷, 解析性与连续性以及重整化群等 1984年“凝聚态物理学的基本概念”