Solid State Physics（固体物理学）

引用

Hook, J. R., & Hall, H. E. (1991). Solid State Physics (2nd ed.). Wiley.

章节概要

本书属于曼彻斯特物理丛书，是固体物理的入门教材。美国国会图书馆目录列出十四章，其后是附录、参考书目、习题解答和索引；出版社给出的篇幅约为490页。以下概要按该目录的顺序和原标题排列，只依据标题和出版社的介绍，不作更多推断。

Crystal Structure（晶体结构）

开篇讲晶体中原子的排列。出版社说明，本书先用一维和二维的几何引入晶体中的波的传播，之后才推广到三维并引入倒格子。

Crystal Dynamics（晶体动力学）

晶格振动及其后果。该章排在第二，紧接结构之后，因此晶格振动先于电子。

Free Electrons in Metals（金属中的自由电子）

金属中传导电子的自由电子图像。

The Effect of the Periodic Lattice Potential: Energy Bands（周期性晶格势的影响：能带）

从自由电子过渡到在晶格周期势中运动的电子，由此得到能带。

Semiconductors and Semiconductor Devices（半导体与半导体器件）

连续两章：先是半导体，然后是半导体器件。据出版社介绍，器件部分是第二版新增或扩充的内容。

Diamagnetism and Paramagnetism; Magnetic Order（抗磁性与顺磁性；磁有序）

两章讲磁性，前者讲微弱的磁响应，后者讲有序的磁状态。

Electric Properties of Insulators（绝缘体的电学性质）

出版社说第二版增加了一章电介质与铁电体；目录中的这一章是标题上最接近的。

Superconductivity（超导电性）

关于超导电性的一章；据出版社介绍，第二版增加了高温超导体。

Waves in Crystals; Scattering of Neutrons and Electrons from Solids（晶体中的波；中子与电子在固体上的散射）

两章，分别讲晶体中的波动传播，以及如何用中子和电子探测固体。

Real Metals; Low-Dimensional Systems（实际金属；低维体系）

最后两章讨论超出自由电子模型的金属和低维体系。出版社提到，量子霍尔效应、准晶体和固体表面研究技术属于第二版新增或扩充的内容。

核心概念

结构、振动与电子

• 倒格子：出版社指出，它是在一维、二维的波动概念之后才引入的框架。
• 能带：关于周期性晶格势一章的主题。
• 金属中的自由电子：金属传导的起点模型。

性质与应用

• 半导体器件：独立成章。
• 磁有序：目录中与抗磁性、顺磁性分开。
• 超导电性与低维体系：两个靠后的章节。

评析

优点

• 循序渐进地走向三维。 出版社说，基本概念先在容易理解的一维和二维情形中引入，之后才推广到三维并引入倒格子。
• 结构灵活。 出版社强调书中有流程图，可以按不同顺序学习或略去某些主题，还有带星号和突出标示的选读部分，包含更高深的内容。
• 习题附解答。 每章末有习题，书末提供解答。
• 作为入门课范围广。 目录从结构与动力学，经能带、半导体、磁性、电介质、超导电性，一直到低维体系。

局限

• 部分内容已显陈旧。 这是1991年的教材；据出版社列出，最新的主题是量子霍尔效应、准晶体和高温超导体，之后的进展均未涉及。
• 篇幅。 约470至500页（各目录数字不一），明显长于清单中最简短的入门书，这对一学期的课程是个问题；书中的流程图正是为此设计的。
• 未找到公开发表的书评，因此以上各点依据出版社介绍和目录。

在课程中的定位

Hook与Hall同Hofmann的Solid State Physics: An Introduction和Simon的The Oxford Solid State Basics一样，是入门教材。Hofmann的书更短（288页）也更新，Simon的书较新并出自一学期的讲课；Hook与Hall的出版社则强调模块化的阅读安排和带星号的选读部分，适合想挑选主题、在某些地方深入的读者。Kittel的Introduction to Solid State Physics是长期通行的参考书，要求更高；Ibach与Lüth的Solid-State Physics偏重材料和实验。Girvin与Yang的Modern Condensed Matter Physics是研究生教材，讲拓扑相等后来的内容。

如何使用本书

本书面向第一次学习固体物理的学生，出版社还指出，需要掌握基础知识的专业物理学家和电子工程师也可能感兴趣。读者需要量子力学入门、热物理和电磁学的基础。

在这本书与较新的入门书之间选择时，版本信息很重要：Wiley把第二版列为1995年7月的平装本，而国会图书馆记录把本书定为1991年，所以无论用哪一本，都应预期这是上世纪九十年代初的教材。

建议的读法：先借助流程图确定路线。核心路线是结构、晶体动力学、自由电子、能带和半导体；磁性、绝缘体和超导电性可按任意顺序随后阅读；带星号的部分初读时可以跳过。觉得一维、二维波动处理有帮助的读者，也可把它当作日后读更形式化教材的准备。做每章末的习题并对照书末的解答；由于本书出版于1991年，最后几章应配合较新的教材了解当前的研究方向。