初歩から学ぶ固体物理学
内容紹介
本書は固体物理学の入門的な教科書です。
B5版2色刷りとし、わかりやすさと同時に見やすさも追求しました。
はじめて固体物理学を学ぶ人が、その基本から学べるように
「第4章 量子力学の基礎」「第5章 統計力学の基礎」では
固体物理学の前提となる基本原理を解説しています。
また、「第12章 固体の光学的性質」の前半でも
電磁気学の基礎について解説をしています。
順を追ったていねいな解説により、全体を通して
学生１人でも読み進められるようなつくりを心がけました。
また例題や演習問題によりさらに理解を深めることができます。
固体物理学の基本概念が深くわかる１冊で、はじめての本として最適です。
この本を読んだ後に『キッテル 固体物理学入門』や、さらに難易度の高い
教科書へ進むと、より理解が深まるはずです。
学生だけではなく、異分野の研究者にも自信を持ってお薦めします。
目次
第1章 序章―固体物理学では何を学ぶのか
第2章 結晶構造
2.1 結晶とは
2.2 格子
2.3 結晶構造の具体例
2.4 ミラー指数
第3章 逆格子
3.1 逆格子空間
3.2 逆格子ベクトル
3.3 結晶による回折
第4章 量子力学の基礎
4.1 粒子と波の二重性
4.2 演算子，固有値・固有関数
4.3 シュレーディンガー方程式
4.4 物理量の期待値
4.5 不確定性原理
4.6 無限に深い１次元の井戸型ポテンシャル
4.7 角運動量
4.8 水素原子の電子状態
4.9 多電子原子の電子状態
4.10 調和振動子
第5章 統計力学の基礎
5.1 フェルミ粒子とボース粒子
5.2 グランドカノニカル分布
5.3 フェルミ分布
5.4 ボース分布
第6章 固体における結合
6.1 結合エネルギー
6.2 共有結合
6.3 イオン結合
6.4 金属結合
6.5 ファン・デル・ワールス結合
6.6 結合の概念図
第7章 格子振動とフォノン
7.1 １種類の原子からなる１次元の格子振動
7.2 ２種類の原子からなる１次元の格子振動
7.3 音響モード，光学モード
7.4 ３次元の格子振動
7.5 フォノン：格子振動の量子化
第8章 固体の熱的性質
8.1 固体の比熱
8.2 固体の熱伝導
第9章 自由電子論
9.1 自由電子モデル
9.2 状態密度，電子のエネルギー分布
第10章 バンド理論
10.1 バンドについての概説
10.2 １電子シュレーディンガー方程式
10.3 ブロッホの定理
10.4 ほとんど自由な電子モデルによるバンド理論の導出
10.5 強結合近似によるバンド理論の導出
第11章 固体中の電気伝導
11.1 結晶中での電子の運動
11.2 正孔
11.3 オームの法則
11.4 電気伝導の古典的な扱い
11.5 ボルツマン方程式による電気伝導の扱い
11.6 格子振動による散乱
11.7 不純物による散乱
11.8 金属の電気抵抗率の温度依存性
11.9 ホール効果
第12章 固体の光学的性質
12.1 真空中の電磁波
12.2 物質中の電磁波
12.3 絶縁体の光学的性質
12.4 導体の光学的性質
12.5 バンド間遷移による光吸収
第13章 固体の磁気的性質
13.1 さまざまな磁性
13.2 磁気モーメント
13.3 磁性に関する物理量
13.4 一様な磁束密度中における磁気モーメントのポテンシャルエネルギー
13.5 原子あるいはイオンの常磁性
13.6 ラーモア反磁性
13.7 パウリ常磁性
13.8 ランダウ反磁性
13.9 強磁性
13.10 反強磁性
13.11 フェリ磁性
13.12 磁区
第14章 半導体
14.1 半導体のバンド構造
14.2 真性半導体におけるキャリアのエネルギー分布
14.3 不純物ドーピング
14.4 pn 接合
第15章 超伝導
15.1 超伝導体が示す現象
15.2 臨界磁場
15.3 磁束の量子化
付録A 複素フーリエ変換を用いる理由
付録B 量子力学における運動量の期待値
付録C ωがωmaxを超える場合
付録D 気体分子運動論による熱伝導率の導出
付録E 図9.4の点の数が619個になることについて
付録F ゾンマーフェルト展開の導出
付録G 時間に依存する摂動
付録H ランダウ反磁性の磁化率
付録I 実際のバンド構造に対応する修正
付録J 有効質量方程式の導出