关于凝聚态物理简介介绍_如何提高物理成绩.docx

关于凝聚态物理简介介绍_如何提高物理成绩目录凝聚态物理资料快速提高物理成绩的5个方法如何提高物理成绩凝聚态物理资料一方面，凝聚态物学是固体物理学的向外延拓，使研究对象除固体物质以外，还包括许多液态物质，诸如液氦、熔盐、液态金属，以及液晶、乳胶与聚合物等，甚至某些特殊的气态物质，如经玻色-爱因斯坦凝聚的玻色气体和量子简并的费米气体。另一方面，它也引入了新的概念体系，既有利于处理传统固体物理遗留的许多疑难问题，也便于推广应用到一些比常规固体更加复杂的物质。从历史来看，固体物理学创建于20世纪的30—40年代，而凝聚态物理学这一名称最早出现于70年代，到了80—90年代，它逐渐取代了固体物理学作为学科名称，或者将固体物理学理解为凝聚态物理学的同义词。凝聚态物理学是当今物理学最大也是最重要的分支学科之一。其研究层次，从宏观、介观到微观，进一步从微观层次统一认识各种凝聚态物理现象；物质维数从三维到低维和分数维；结构从周期到非周期和准周期，完整到不完整和近完整；外界环境从常规条件到极端条件和多种极端条件交叉作用，等等，形成了比固体物理学更深刻更普遍的理论体系。经过半个世纪多的发展，凝聚态物理学已成为物理学中最重要、最丰富和最活跃的学科，在诸如半导体、磁学、超导体等许多学科领域中的重大成就已在当代高新科学技术领域中起关键性作用，为发展新材料、新器件和新工艺提供了科学基础。前沿研究热点层出不穷，新兴交叉分支学科不断出现是凝聚态物理学的一个重要特点；与生产实践密切联系是它的另一重要特点，许多研究课题经常同时兼有基础研究和开发应用研究的性质，研究成果可望迅速转化为生产力。凝聚态物理学的基本任务在于阐明微观结构与物性的关系，因而判断构成凝聚态物质的某些类型微观粒子的集体是否呈现量子特征（波粒二象性）是至关紧要的。电子质量小，常温下明显地呈现量子特征；离子或原子则由于质量较重，只有低温下（约4K）的液氦或极低温下（μK至nK）的碱金属稀薄气体，原子的量子特征才突出地表现出来。这也说明为何低温条件对凝聚态物理学的研究十分重要。微观粒子分为两类：一类是费米子，具有半整数的自旋，服从泡利不相容原理；另一类是玻色子，具有整数的自旋，同一能态容许任意数的粒子占据。这两类粒子的物理行为判然有别。固体电子论对固体中电子行为的研究一直是固体物理学的核心问题。凝聚态物理学中情况依然如此。固体中电子的行为可按电子间相互作用的大小，分为三个区域。①弱关联区。基于电子受晶格上离子散射的能带理论，为固体中电子行为提供了合适的理论框架，应用于半导体和简单金属已取得非凡的成功，也构成半导体物理学的理论基础。②中等关联区。包括一般金属和强磁性物质。朗道的费米液体理论成功地描述了一般金属以及低温下3He液体中的元激发及物理行为。W.科恩等发展的密度泛函理论则提供了高效计算复杂结构材料中电子结构的理论框架。电子之间的交换相互作用（包括直接、间接、超交换、双交换及巡游交换）导致了磁有序相（铁磁体、反铁磁体及更铁磁体）的形成。有关磁有序相的激发态（磁振子与磁畴）又提供了理解其物理参数和磁化曲线的契机，构成了铁磁学的物理基础。③强关联区。涉及电子浓度甚低的不良金属。能带理论建立不久，E.维格纳就设想库仑斥力使电子定域于维格纳晶格上，接着N.莫脱认为NiO这类氧化物是因关联导致的绝缘体，即莫脱绝缘体。20世纪60年代近藤对于稀磁合金中电阻极小现象作了理论解释，称为近藤效应。80—90年代在一系列掺杂莫脱绝缘体中发现了奇异的物性，如铜氧化物中发现高温超导体、锰氧化物中发现巨磁电阻效应等。另外，还在与近藤效应有关的镧系和锕系重电子合金中发现了多种有序相和反常的物性。对上述各类的强关联物质中的物性问题研究，尚未得到圆满解决。宏观量子态低温物理学研究的重大成果在于发现了金属与合金中的超导现象（电阻在Tc以下突降为零，磁通全部被斥，成为完全抗磁体）和液氦中的超流现象（黏滞系数在Tc以下突降为零）。这些宏观量子态现象的出现是规范对称性（波函数相位可为任意值）破缺的后果。早在1924年爱因斯坦就根据玻色-爱因斯坦统计提出了玻色-爱因斯坦凝聚的设想，即理想的玻色气体在低温下会出现基态为宏观的粒子数所占。4He原子是玻色子，因而在4He超流发现之后，F.伦敦就提出超流态是玻色–爱因斯坦凝聚的结果。而伦敦所提出的描述超导电动力学的伦敦方程实际上就蕴含了宏观量子态的概念。1952年V.京茨堡与L.朗道提出的唯象超导理论就明确地引入了类似于宏观波函数的复序参量来描述超导态。1957年J.巴丁等提出了正确的超导微观理论，即BCS理论，其关键在于一对电子在动量空间由于电子–声子相互作用而形成库珀对，从而使电子系统也具有某些类似于玻色子系统的特征。1972年在2.7mK以下发现了3He超流态，3H