超导物理(中国科学技术大学精品教材) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张裕恒 编

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出版社： 中国科大

ISBN：9787312021770

商品编码：1029189425

开本：16

出版时间：2009-01-01

  详情信息：

  Product Details 基本信息

ISBN-13 书号:9780792329718

Author 作者:Bontemps, N.

出版社:Kluwer Academic Publishers

Publication Date 出版日期:1994-09-30

Shipping Weight Language 语种:ENG

pages 页数:344

  Book Contents 内容简介

    One of the most spectacular consequences of the description of the superfluid condensate in superfluid He or in superconductors as a single macroscopic quantum state is the quantization of circulation, resulting in quantized vortex lines. This book draws no distinction between superfluid He3 and He4 and superconductors. The reader will find the essential introductory chapters and the most recent theoretical and experimental progress in our understanding of the vortex state in both superconductors and superfluids, from lectures given by leading experts in the field, both experimentalists and theoreticians, who gathered in CargA]se for a NATO ASI. The peculiar features related to short coherence lengths, 2D geometry, high temperatures, disorder, and pinning are thoroughly discussed.

凝聚态物理前沿探索：从经典到量子输运的深度解析 本书聚焦于凝聚态物理领域中，除超导现象之外的另一核心支柱——凝聚态物质的电、热、磁输运性质及其微观机制的深入研究。 这是一本面向高年级本科生、研究生及科研人员的专业参考书，旨在系统梳理和阐释固体材料在不同温度、场强和掺杂条件下的宏观输运现象，并追溯其背后的量子力学和统计物理基础。全书内容兼顾理论深度与实验广度，力求搭建起从基本概念到前沿研究的完整知识体系。 第一部分：晶体结构与电子态基础回顾 (重温经典，夯实基础) 本书在深入探讨输运现象之前，首先对凝聚态物理的基石——晶体结构和电子理论进行了详尽的复习与拓展。 第一章：晶格动力学与声子谱 本章详细分析了晶体的周期性势场对电子运动的散射作用，重点阐述了晶格振动（声子）的量子化概念。我们从经典弹性理论出发，推导出晶格的色散关系，并详细讨论了一维、二维及三维晶格的布里渊区结构。声子扮演的非弹性散射角色是理解电阻率温度依赖性的关键，因此，本章着重讲解了德拜模型与普朗克模型的物理图像，并引入了声子密度（DOS）的精确计算方法。此外，声子与电子之间的耦合（电子-声子相互作用）被视为理解电阻率“Ioffe-Regel极限”和低维系统热学输运的先决条件。 第二章：能带理论的深化与有效质量 本书没有停留在引入能带和费米面的初级阶段，而是深入探讨了K·P微扰论在半导体和简并半金属中的应用。我们详细推导了有效质量张量的物理意义，阐明了它如何描述电子在周期势场中运动的惯性特性，特别是各向异性材料中的有效质量的非对角元。本章还涵盖了简并点附近的简并能带结构（如GaAs中的价带结构），以及狄拉克锥和Weyl半金属中的线性色散关系，为后续的拓扑输运性质打下理论基础。 第三章：玻尔兹曼输运方程的构建与应用 作为输运理论的核心数学工具，玻尔兹曼输运方程（BTE）的推导过程被详尽展示。本章首先建立了由外场驱动与内部散射项组成的守恒方程，并讨论了各种散射机制（声子、杂质、电子-电子散射）的弛豫时间近似（RTA）。随后，本书将RTA应用于计算直流电导率，引入了弛豫时间谱（Relaxation Time Spectrum）的概念，以解释在不同温度和散射机制主导下的电阻率的非线性行为。 --- 第二部分：电学输运：电阻率、霍尔效应与磁输运 (经典与量子交织) 本部分是全书的重点，系统解析了材料在电场和磁场作用下的宏观响应，重点区分了经典、半经典和量子极限下的物理图像。 第四章：电阻率的温度依赖性与散射机制 本章以电阻率为核心，整合了前述理论工具。我们详细分析了金属和半导体的电阻率随温度变化的曲线 ($ ho(T)$)。 高温区（$ ho propto T$）： 重点分析了电子-声子散射的Bloch-Grüneisen定律，并讨论了其在不同维度下的修正形式。 低温区（$ ho = ho_0 + AT^n$）： 深入探讨了残余电阻$ ho_0$（由杂质和晶界散射决定）以及马蒂森定则（Matthiessen's Rule）的适用范围和局限性。对于过渡金属和稀磁合金，本章引入了约瑟夫森散射和Kondo效应对电阻率的贡献，特别是Kondo温度以下的电阻率发卡现象。 第五章：霍尔效应与磁输运理论 霍尔效应是区分载流子类型和浓度的关键测量手段。本章从洛伦兹力出发，系统推导了经典霍尔系数，并讨论了其在半导体中用于确定有效质量和掺杂浓度的应用。 复杂能带结构下的霍尔效应： 针对多带模型和各向异性材料，推导了多组分霍尔系数和普遍性霍尔因子。 磁阻（Magnetoresistance, MR）： 详细讨论了经典磁阻（饱和行为）和半经典磁阻（Shubnikov-de Haas效应的前身）。本章特别关注了各向异性材料中的平面内与平面外磁阻差异。 第六章：量子极限下的磁输运：尚之河效应与量子振荡 当回旋半径小于平均自由程时，量子效应开始主导磁输运。本章的核心是尚之河（Shubnikov-de Haas, SdH）振荡和德哈斯-范阿勒夫（de Haas-van Alphen, dHvA）效应。 SdH效应的理论基础： 从费米面上的能级离散化（朗道能级）出发，推导了电阻率随磁场变化的周期性振荡公式。通过分析振荡的周期和幅度，可以精确地提取费米面几何形状、有效质量和磁场中电子的弛豫时间。 dHvA效应： 作为磁化率的量子振荡，dHvA效应的分析技术与SdH互补，为确定费米面曲率和电子有效质量提供了无损的手段。 --- 第三部分：热学输运与电荷-热量耦合 (跨尺度现象) 本部分扩展到热学输运，特别是热导率的微观机制，并探讨了电荷输运与热量输运之间的耦合效应。 第七章：晶格热导率与声子散射 热量在晶体中主要由声子携带。本章应用玻尔兹曼方程的热流形式来描述热导率 ($kappa$)。 声子输运模型： 详细讨论了Peierls公式，分析了声子-声子散射（三声子和四声子过程）对$kappa(T)$的限制。 杂质与缺陷散射： 引入纳希亚（Nagasawa）模型和弹性散射模型，解释了晶界和点缺陷对热导率的抑制作用，这对于热电材料的设计至关重要。 第八章：电子热导与维德曼-弗朗兹定律 在金属中，电子对热导的贡献不可忽略。本章推导了电子热导率 ($kappa_e$)，并验证了维德曼-弗朗兹（Wiedemann-Franz）定律，即电子热导与电导之比应正比于温度的定律。本章深入探讨了该定律在不同温度区域（特别是低温区）的偏离，分析了电子-声子散射对该比值的影响，并将其应用于评估电子的平均自由程。 第九章：电热耦合效应：塞贝克效应与热电转换 本章重点阐述了电荷和热量在梯度作用下的相互作用。 塞贝克效应（Seebeck Effect）： 详细推导了温差引起的电动势，引入了塞贝克系数（Seebeck Coefficient, $S$）的计算，并探讨了其与电子态密度和费米能级位置的依赖关系。 珀尔帖效应与焦耳热： 讨论了电流通过温差电偶时产生的热量吸收与释放（珀尔帖效应），以及欧姆加热（焦耳热）。这些是理解和优化热电材料性能（ZT值）的基础。 全书的叙述风格力求严谨而清晰，注重物理图像的构建，辅以必要的数学推导，为读者提供一个全面且深入的凝聚态物质输运物理的知识框架。

评分☆☆☆☆☆

我之所以对这本书如此推崇，还有一个重要的原因在于其极高的参考价值。书中所引用的参考文献非常广泛，而且都经过了精挑细选，涵盖了超导物理领域经典的开创性论文以及最新的研究进展。这对于我撰写学术论文或者进行深入研究来说，简直是宝贵的资源。每次遇到不理解的概念，我都会翻阅书中的参考文献，去查找原始的出处，这样不仅能加深理解，还能拓宽我的学术视野。而且，书中对一些争议性问题的讨论也相当客观，作者会详细介绍不同学派的观点，并给出自己的分析，这让我在学习过程中能够接触到不同的思考方式，从而形成自己独立的判断。这本书不仅仅是一本教材，更是一本值得反复研读的学术工具书，它的价值会随着我学术水平的提升而不断显现。

评分☆☆☆☆☆

总而言之，这本书在我心中已经不仅仅是一本教材，它更像是一位循循善诱的老师，一位严谨的向导。我曾经花了很长一段时间来理解超导相变的过程，书中的描述让我茅塞顿开。作者通过精妙的物理图景和严谨的数学推导，将量子力学中的微观粒子行为与宏观的超导相变过程完美地融合在一起。我尤其欣赏作者在处理复杂数学公式时的严谨性，每一个步骤都清晰可见，每一个变量的含义都解释得明明白白，这让我这种非数学专业背景的读者也能相对轻松地跟上思路。这本书让我体会到了科学研究的严谨性，也让我看到了物理学的优雅与美妙。它不仅仅是知识的传递，更是一种科学精神的熏陶，一种对未知世界不断探索的热情。

评分☆☆☆☆☆

这本书在材料科学方面的内容也做得相当出色。它不仅仅停留在理论层面，还深入探讨了不同超导材料的性质、制备方法以及它们的应用前景。我对于那些关于高温超导材料的介绍特别感兴趣，比如铜氧化物和铁基超导体，书中详细阐述了它们独特的晶体结构以及与之相关的超导机制，这对于我了解当前超导研究的前沿进展非常有帮助。作者在介绍这些复杂材料时，并没有回避那些尚未完全解决的科学难题，而是以一种开放的态度，呈现了不同学派的观点和研究方向，这让我感受到了科学研究的活力和不确定性，也激发了我进一步探索的兴趣。书中还列举了超导磁体、超导输电线等实际应用，让我看到了理论研究如何转化为造福人类的科技成果，这种理论与实践的结合，是这本书最打动我的地方之一。

评分☆☆☆☆☆

读这本书的时候，我时常会有种醍醐灌顶的感觉，尤其是关于BCS理论的部分。作者用一种非常巧妙的方式，将那些看似深奥的量子力学概念，与宏观的超导特性巧妙地联系起来。我尤其喜欢书中对费米液体理论的介绍，以及它如何引申到超导配对机制的解释，那种层层递进的论证过程，让我对电子之间的微弱相互作用如何产生如此惊人的宏观效应有了全新的认识。它不仅仅是技术的堆砌，更多的是一种思想的碰撞，一种对物质世界深层规律的探索。我记得有一次，我被书中关于麦斯纳效应的描述所深深吸引，作者通过简洁的数学推导，清晰地展示了磁场是如何被超导体完全排斥出去的，这种近乎“魔法”般的现象，在作者的笔下却变得如此合理和科学。这本书的魅力就在于此，它能够让你在惊叹自然规律的同时，也能理解其背后的深刻原理。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计我一直挺喜欢的，一种深邃的蓝色，带着点金属的光泽，仿佛能让人直接联想到那种神秘而迷人的超导现象。我第一次翻开它的时候，是被那种严谨的逻辑和清晰的结构所吸引。作者在介绍每一个概念时，都循序渐进，从最基础的原理讲起，然后逐步深入到复杂的模型和理论。即使是对超导领域不甚了解的读者，也能通过这本书慢慢构建起完整的知识体系。我特别欣赏书中对实验现象的阐述，不是简单地罗列数据，而是深入剖析实验是如何一步步揭示超导本质的，这让我对理论的理解更加深刻。书中的插图和图表也做得非常精美，不仅直观地展示了复杂的物理过程，还为理解抽象的概念提供了重要的视觉辅助。总的来说，这本书给我的第一印象就是“专业、扎实、易懂”，是一种能够真正带你走进超导物理殿堂的入门向导，让人读起来既有挑战性，又充满成就感，仿佛自己也在一步步破解科学的奥秘。