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第72部分 (1 / 4)

当然,随着物理学和其它自然科学的进一步发展,人们认识的逐步深化,量子物理学也会进一步地丰富和发展。至今为止、量子力学的某些基本观念和哲学意义,科学家们仍然继续争论不休,这是一门科学在走向成熟过程中的一个必经的阶段。(未完待续)

270 物理学之固体物理学

固体物理学,是研究固体物质的物理性质、微观结构、构成物质的各种粒子的运动形态,及其相互关系的科学,它是物理学中内容极丰富、应用极广泛的分支学科,固体物理对于技术的发展有很多重要的应用,晶体管发明以后,集成电路技术迅速发展,电子学技术、计算技术以至整个信息产业也随之迅速发展。其经济影响和社会影响是革命性的。

研究历史?

早在18世纪r。j。阿维对晶体外部的几何规则性就有一定的认识,后来a。布喇菲在1850年导出14种点阵。e。c。费奥多罗夫在1890年和a。m。熊夫利在1891年以及w。巴洛在1895年各自建立了晶体对称性的群理论。这为固体的理论发展找到基本的数学影响深远。1912年劳厄等发现x射线通过晶体的衍射现象,证实了晶体内部原子周期性排列的结构。加上后来布喇格父子1913年的工作,建立了晶体结构分析的基础。对于磁有序结构的晶体,增加了自旋磁矩有序排列的对称性,直到50年代Α。Β。舒布尼科夫才建立了磁有序晶体的对称群理论。

第二次世界大战后发展的中子衍射技术,是磁性晶体结构分析的重要手段。70年代出现了高分辨电子显微镜点阵成像技术,在致力于晶体结构的观察方面有所进步。60年代起人们开始研究在超高真空条件下晶体解理后表面的原子结构。20年代末发现的低能电子衍射技术在60年代经过改善成为研究晶体表面的有力工具。近年来发展的扫描隧道显微镜,可以相当高的分辨率探测表面的原子结构。

主要特点

在固体中,粒子之间种种各具特点的耦合方式,导致粒子具有特定的集体运动形式和个体运动形式,造成不同的固体有千差万别的物理性质。w。r。哈密顿在1839年讨论了排成阵列的质点系的微振动,人们称此模式为电磁耦合场振荡。相应的能量量子称为极化激元。在很低的温度,由于热扰动强度降低,在某些固体中出现宏观量子现象。某些半导体中的电子-空穴液滴,以及若干二维体系中的分数量子霍耳效应等都是宏观的量子现象。

通过巡游电子耦合趋于平行排列。产生铁磁性。居里温度很低的弱铁磁体,其中没有局域磁矩,它的铁磁性同自旋密度的起伏有关。过渡金属的铁磁性是一个困难又复杂的多体问题,还没有比较满意的理论处理。

相变在固体物理学中相变占有重要地位,它涉及熔化、凝聚、凝固、晶体生长、蒸发、相平衡、相变动力学、临界现象等,某些固体其特征物性沿一定方向周期变化,此周期与点阵的周期可能通约或不可通约,分别形成有公度相和无公度相。

晶体缺陷

实际晶体或多或少存在各种杂质和缺陷。依照传统的分类有:点缺陷、线缺陷(见位错)和面缺陷。它们对固体的物性以及功能材料的技术性能都起重要的作用。半导体的电学、发光学等性质依赖于其中的杂质和缺陷。大规模集成电路的工艺中控制(和利用)杂质和缺陷是极为重要的。硬铁磁体、硬超导体、高强度金属等材料的功能虽然很不同;但其技术性能之所以强或硬;却都依赖于材料中一种缺陷的运动。在硬铁磁体中这缺陷是磁畴壁(面缺陷)。在超导体中它是量子磁通线,在高强度金属中它是位错线,采取适当工艺使这些缺陷在材料的微结构上被钉住不动,有益于提高其技术性能。

高分辨电子

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