01 / 导读
导读
引用
Kittel, C. (2004). Introduction to Solid State Physics (8th ed.). Wiley.
章节概要
第八版共22章和10个附录，704页。多数章节以小结和习题结尾。出版社表示，本书一贯强调物理而非形式化的数学，目标是让本科生容易读懂、便于教学。全书顺序是：从晶体结构和晶格振动，到金属和半导体中的电子，再到超导、磁性、光学和介电性质，最后是表面、纳米结构、无序与缺陷。
第1–3章：Crystal Structure；Wave Diffraction and the Reciprocal Lattice；Crystal Binding and Elastic Constants
晶格与基元、基本晶格类型、常见结构（氯化钠、氯化铯、六方密堆积、金刚石、立方硫化锌）；接着是布拉格衍射、倒格矢与布里渊区、结构因子；再讲惰性气体晶体、离子晶体、共价晶体和金属中的结合，以及弹性应变的分析。
第4–5章：Phonons I. Crystal Vibrations；Phonons II. Thermal Properties
单原子链和双原子链的振动、弹性波的量子化与声子动量；接着是声子热容、德拜模型和爱因斯坦模型、非简谐效应、热膨胀，以及包括倒逆过程在内的热传导。
第6–7章：Free Electron Fermi Gas；Energy Bands
自由电子气：费米–狄拉克分布、热容、电导率、霍尔效应。第7章通过近自由电子模型、布洛赫函数、克朗尼格–彭尼模型和中心方程展开能带理论，最后讲金属与绝缘体。
第8–9章：Semiconductor Crystals；Fermi Surfaces and Metals
能隙、空穴、有效质量、本征载流子以及施主和受主态，最后是从热电效应到超晶格、布洛赫振荡的一系列话题。第9章讲费米面的构造、紧束缚法、维格纳–塞茨法和赝势法，以及德哈斯–范阿尔芬效应。
第10–12章：Superconductivity；Diamagnetism and Paramagnetism；Ferromagnetism and Antiferromagnetism
超导的实验概览以及从伦敦方程到BCS理论、第二类超导体和约瑟夫森效应的理论。两章磁性内容先讲朗之万抗磁性、顺磁性和晶体场效应，再讲铁磁、亚铁磁和反铁磁有序、磁振子和磁畴。
第13–16章：Magnetic Resonance；Plasmons, Polaritons, and Polarons；Optical Processes and Excitons；Dielectrics and Ferroelectrics
核磁共振和电子共振（含脉泽和激光一节）；集体激发与屏蔽；光学反射率、克拉默斯–克勒尼希关系、激子和拉曼效应；以及介电极化、局域场和铁电相变。
第17–18章：Surface and Interface Physics；Nanostructures
第17章讲表面重构、量子霍尔效应、p–n结、异质结构、发光二极管和半导体激光器。第18章是这一版新增的，由Paul McEuen撰写，讲成像技术、一维和零维系统的电子结构与输运、朗道尔公式、库仑振荡以及纳米结构的振动性质。
第19–22章：Noncrystalline Solids；Point Defects；Dislocations；Alloys
玻璃与非晶材料、空位、扩散与色心、位错与材料强度，以及含相图的合金。附录A至J涉及埃瓦尔德晶格求和、声子量子化、费米–狄拉克分布、玻尔兹曼输运方程、库珀对和金兹堡–朗道方程等。
核心概念
- 倒格子与布里渊区：波的衍射以及后面所有能带和声子讨论的框架（第2章）。
- 声子：量子化的晶格振动及其热容（第4–5章）。
- 自由电子费米气：金属中电子的最简单模型（第6章）。
- 布洛赫函数与能带：周期势中的电子（第7章）。
- 空穴与有效质量：半导体中的载流子（第8章）。
- 费米面：其构造与测量（第9章）。
- 超导：伦敦方程、BCS理论和约瑟夫森效应（第10章）。
- 磁有序与磁振子：铁磁、亚铁磁和反铁磁（第11–12章）。
- 纳米结构：低维中的量子电导和库仑阻塞（第18章）。
评析
优点
- 重物理而非形式。 出版社强调物理内容多于形式化数学，并指出这一版中重要的公式在SI与CGS高斯单位不同时会同时给出两种形式。
- 一册涵盖面广。 22章触及该领域的大部分内容：结构、振动、电子、半导体、超导、磁性、光学、介电、表面、缺陷和合金。
- 统一的章节形态。 多数章节以小结和习题结尾，目录把每章细分为许多短节，容易查找话题。
- 纳米结构一章。 第八版新增由专家撰写的纳米物理一章，把经典内容与介观输运和库仑阻塞联系起来。
局限
- 叙述简洁。 22章共704页，每章平均约30页，目录显示许多话题只有几页的小节。想更完整地逐步学习某一主题的读者需要配套书籍。
- 近期进展。 出版社特别指出的新内容是纳米物理一章；近几十年的拓扑相和多体方面的进展没有出现在目录中。
- 先修要求。 Wiley称本书本科生也能读懂，而站内列出的先修要求是中级量子力学和统计力学；关于用产生、湮灭算符的声子量子化和玻尔兹曼输运方程的附录需要这样的背景。
在课程中的定位
Kittel是这一领域公认的通用教材，也是本课程中其他书的参照点。Hofmann的Solid State Physics: An Introduction是为初次接触该学科的学生写的简短而平易的教材；Hook与Hall的Solid State Physics是Manchester Physics Series中的入门教材，重物理思路而非形式化工具。Simon的The Oxford Solid State Basics是把推理过程完整写出的精简一学期课程，Ibach与Lüth的Solid-State Physics则在理论之外配有测量技术专栏，并带有材料科学的取向。这些书既可以在读Kittel之前用作第一遍通读，也可以在Kittel讲得简略的地方作为更清楚的第二种解释。
Girvin与Yang的Modern Condensed Matter Physics是研究生层次的延续：它从同样的基础出发，又加入介观物理、拓扑相和量子磁性，因此是学完Kittel后自然的下一步。
如何使用本书
本书适合物理、材料科学和电气工程专业的本科生，也可作为研究生的参考书。读者需具备中级的量子力学和统计力学。
一学期的核心路径：第1–2章（结构与衍射）、第4–5章（声子）、第6–9章（电子、能带、半导体与费米面），以及第10–12章（超导与磁性）。其余章节大体上是相互独立的模块，可按课程需要从第13–16章（共振、集体激发、光学、介电）、第17–18章（表面与纳米结构）和第19–22章（无序固体、缺陷、合金）中选取。第3章可以选读。章末习题随读随做，读完后可把索引和大量材料性质表格用作参考。