1.1 有许多金属既可形成体心立方结构，也可形成面心立方结构。从一种结构转变 为另一种结构时体积变化很小。设体积的变化可以忽略，并以Rf和Rb代表面心立方和体 心立方结构中最近邻原子间的距离，试问Rf / Rb等于多少？

1911 年荷兰物理学家昂内斯(H.R.Onnes)在研究水银在低温下的电阻时，发现当温 度降低至 4.2K以下后，水银的电阻突然消失，呈现零电阻状态。昂内斯便把这种低温下 物质具有零电阻的性能称为超导电性。1933 年迈斯纳(W. Meissner)和奥克森菲尔德(R. Ochsenfeld)发现，不仅是外加磁场不能进入超导体的内部，而且原来处在外磁场中的正 常态样品，当温度下降使它变成超导体时，也会把原来在体内的磁场完全排出去。到 1986 年，人们已发现了常压下有 28 种元素、近 5000 种合金和化合物具有超导电性

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