磁性质是固体的重要性质之一，人类社会对固体磁性质的认识和应用有悠久的历 史，如中国古代发明的司南（指南针），以及在此基础上加以改进，被广泛用于航海事 业上的罗盘等。 对固体磁性的研究作为一门科学，到 19 世纪前半期得以发展。如奥斯特（Oersted） 在 1820 年发现的电流的磁效应，揭示了电与磁的联系。1820 年末，安培（Ampere）在 环形电流磁效应的实验基础上，提出了著名的“分子电流”假说，预言了原子和物质的 磁性的现代电子理论，奠定了现代磁学的理论基础

半导体是电导率介于金属导体和绝缘体之间的一大类导电物体,它们的电导率大约 分布在10cm~103-cm之间。用半导体制成的各种器件有极广泛的用途,通过 不同的掺杂工艺,可以把半导体制成各种电子元件,如作为电子计算机及通讯、自动控 制工程基础的晶体管和集成电路等。另外,半导体对电场、磁场、光照、温度、压力及 周围环境气氛等外部条件非常敏感,因此它是敏感元器件的重要材料

上一章建立在量子理论基础上的金属自由电子理论，虽然取得了较大成功，能够解 释金属电子比热、热电子发射等物理问题，但仍有不少物理性质，如有些金属正的霍耳 系数，固体分为导体、半导体和绝缘体的物理本质，以及部份金属电导率有各向异性等， 是这个理论无法解释的

对金属的晶体结构和物性的研究，在固体研究中占有特殊的地位。一方面，人们对 非金属物性的认识和理解，往往是在对金属物性的认识和理解的基础上发展起来的。例 如，在认识了铜的良好导电性的本质以后，人们才对离子晶体不导电给出了正确合理的 解释。其次，人们通过对金属普遍具有的优良的热导和电导、特有的金属光泽和延展性 的认识和研究，有力地促进了固体物理学的发展

按照点阵结构理论，晶体的主要特征是其结构基元作周期性的排列，但实际晶体中 的原子或离子总是或多或少地偏离了严格的晶体周期性，因而出现了各种各样的结构缺 陷，并对晶体的各种物理性质产生的重要影响。根据晶体缺陷在空间延伸的线度晶体缺 陷可分为点缺陷、线缺陷、面缺陷和体缺陷。本章主要讲述晶体缺陷的典型形式以及对 晶体性质的主要影响

在前面的讨论中，我们都把组成晶体的原子看成是固定在平衡位置上不动，实际晶 体中的粒子并非如此，而是会在平衡位置附近作微小的振动。由于晶体内原子间存在着 相互作用，原子的振动就不是孤立的，而要以波的形式在晶体中传播，形成所谓格波。 因此晶体可视为一个互相耦合的振动系统。这个系统的运动就叫晶格振动

大量原子、分子紧密地、有规则地结合成晶体的原因是由于原子、分子之间存在着 一定的相互作用，这些相互作用极大地影响甚至决定了晶体的微观结构乃至宏观物理性 质。本章的主要内容就是在对晶体结合时内能变化的一般规律和原子间相互作用力的分 析的基础上，阐述了不同结合类型中原子间相互作用与晶体内能、晶体的微观结构和宏 观物理性质之间的内在联系

金属、陶瓷、半导体多数都是晶态物质，它们的特征是其组成原子的排列具有周期 性，这种性质称为长程有序。自然界还存在另外一类固体，其中的原子排列不具有长程 序，这类物质称为非晶态固体

固体材料是由大量的原子（或离子、分子）组成的。一般固体材料每 1cm3 的体积 中有 1022~1023个原子。固体材料中的原子按一定规律排列。根据固体材料中原子排列的 方式可以将固体材料分为晶体、非晶体和准晶体。理想晶体中原子排列具有三维周期性， 或称为长程有序；非晶体中原子的排列呈现近程有序、长程无序的特点；准晶体的特点 则介乎于晶体和非晶体之间。本章主要介绍理想晶体中原子排列的规律

固体物理学是二十世纪物理学发展最快的一门学科，几十年来，以固体物理的能带理 论为基础，科学家在半导体、激光、超导、磁学等现代科学研究方面取得了重大突破，有 关研究成果已经迅速形成生产力，并带动了整个现代信息科学技术群的高速发展