IV. Конспект лекций

ВВЕДЕНИЕ

Физика твердого тела является фундаментом современной техники и ее роль постоянно возрастает. Совершенно очевидно, что специалисты, заканчивающие университеты по направлению «Техническая физика», должны обладать глубокими знаниями в области физики твердого тела.

К настоящему времени издан ряд книг по физике твердого тела как отечественных, так и зарубежных авторов. Каждая из них хороша по-своему. Большинство изданий, однако, могут служить учебными пособиями для студентов - физиков, прослушавших курс квантовой механики, являющейся основой физики твердого тела. К наиболее удачным пособиям следует отнести книги Н. Ашкрофта и Н. Мермина «Физика твердого тела» и Ч. Киттеля «Введение в физику твердого тела», в которых, правда, главное внимание уделено теории твердого тела. Однако в них, так же как и в большинстве других книг, недостаточное внимание обращено на основные применения научных достижений в физике твердого тела. Кроме того, малый объем часов, отводимых в цикле дисциплин специализаций курсу «физика твердого тела» специальности «теплофизика» не позволяет в полной мере использовать данные книги.

Данное учебное пособие написано на основе курса лекций, читаемого автором в течение нескольких лет студентам – теплофи-зикам Тюменского государственного университета. Оно рассчитано также на студентов других инженерных специальностей университетов, имеющих подготовку лишь в рамках общей физики.

Физика твердого тела представляет собой один из важнейших разделов современной науки. Благодаря успехам физики твердого тела стали возможны огромные достижения квантовой электроники, полупроводниковой техники, достижения в области создания материалов с уникальными физическими свойствами, определяющие в значительной степени важнейшие направления научно-технического прогресса. Одной из наиболее важных задач, стоящих перед учеными и специалистами в области физики твердого тела, является задача создания материалов с заранее заданными свойствами, в том числе и такими, которые не создала природа. Неудивительно поэтому, что примерно половина всех физиков мира — исследователей и инженеров — занимаются теми или иными вопросами физики твердого тела. Большой вклад в развитие физики твердого тела внесли российские ученые Я. И. Френкель, Л. Д. Ландау, В. Л. Гинзбург, А. В. Шубников, Н. В. Белов, Н. Н. Боголюбов, Ж.И. Алферов и многие другие.

Твердые тела— это вещества, которые обладают некоторой жесткостью по отношению к сдвигу. Структура таких веществ обычно является кристаллической. Кристаллыхарактеризуются правильным расположением атомов. В них существует строгая повторяемость одних и тех же элементов структуры (атомы, группы атомов, молекулы). Кроме кристаллических веществ, в природе имеются также аморфные твердые тела, в которых отсутствует характерный для кристаллов «дальний» порядок. В то же время в них наблюдается определенная упорядоченность в расположении атомов, характеризуемая так называемым «ближним» порядком. Различие в структуре этих двух групп твердых тел приводит к различию в их физических свойствах.