第1章 材料的电子理论
人们使用材料总是利用其某一种或某几种性能,如金属强度高、塑性好、电导率高,因此可以用作结构材料或制成电器元件;陶瓷具有耐热、耐腐蚀、耐磨、绝缘等性能,可以用作结构材料、隔热材料、绝缘材料等。
材料中的原子、分子等通过离子键、共价键、金属键和范德华力等方式键合使材料成为一个整体。但从本质上说,材料中成何种键、成键的多少、强弱等取决于其中的电子的状态。也就是说,材料的性能在本质上是由其电子结构决定的。正确地认识材料性能的本质不仅能够指导人们合理地选材,还有助于研究开发某些方面性能更为优异的新材料。现代电子理论已经可以对材料的电学、热学、光学、磁学、力学等性能的本质进行成功的解释。因此,材料的电子理论是材料物理的基础和根本的问题。用现代的电子理论已经成功地设计了若干性能优异的新材料。本章对材料的电子理论进行简要的介绍。
1.1 波函数和薛定谔方程
1.1.1 微观粒子的波粒二象性
经典理论认为,电子是一种粒子,而光则是波。这在直观上比较容易理解,因为光具有波动的全部性质,如衍射、干涉、偏振,光的颜色对应于波长λ,并且没有在牛顿力学中处理粒子运动时必需的质量。……