內容簡介
本書編寫的主要目的是為強化材料學科本科生的物理基礎，加強對微觀物質認識的理論和處理問題的方式與方法，為學生進一步深入學習和研究材料科學打下堅實基礎。本書分為兩篇11章。上篇7章為量子力學部分，從第1章對量子理論發展史的回顧引出量子概念，到第7章近似法求解薛丁格方程，給出物理理論處理問題的基本思路，基本涵蓋了量子力學中最基本的概念、處理問題的方式和典型問題的解法等；下篇4章為固體物理學部分，包括固體結構、晶格振動與晶體的熱學性質、固體的結合、固體電子論，基本涵蓋的固體物理學最基本的內容，重點在晶格振動和固體電子論兩部分。
本書可以作為相關專業本科生、研究生學習量子力學和固體物理的入門教材和參考書。
前言
本書是編者根據在福州大學材料科學與工程學院多年講授“量子力學基礎與固體物理學”這門課程的講義基礎上擴展編著而成。2005年福州大學材料學院為了加深學生的物理基礎，提出要開設固體物理學這門課程，討論中編者提出固體物理學課程的先修課程要有量子力學，不然學生很難理解有關概念和處理問題的方法。既然有了這個問題，後來的討論就傾向於把量子力學的內容也加進來，於是福州大學材料學院開設了這門“量子力學基礎與固體物理學”本科課程。全世界的高等學校都是把兩部分作為兩門課程分別開設的，但在福州大學材料學院由於學時限制，不可能作為兩門課程來開設。2007年春，這門課程作為選修課開始給2004級本科生開設，後來又變成必修課，再後來作為非高分子方向的必選課程。
材料是人類技術進步甚至是人類文明進化的標誌。比如用石器時代、青銅器時代和鐵器時代來表達人類文明史的不同階段；近現代，從19世紀中葉到目前，人類又經歷了從鋼鐵時代向以矽晶片為代表的電子時代的過渡。與此同時材料也是人類生存和發展的重要物質基礎。
從材料的傳統分類，有金屬材料、陶瓷材料、玻璃、水泥、高分子材料、複合材料，而從使用特點分類有結構材料和功能材料，當今又有所謂環境材料、納米材料等不一而足。材料分類與品種非常複雜，五花八門。
然而不論材料的分類與品種多么繁多複雜，所有材料都是由不同的原子組成的，而原子又是由不同數量的質子和中子形成的原子核與核外若干電子構成的，也就是說，所有材料的組成基礎都是電子、中子、質子等基本粒子。描述這些基本粒子運動規律的理論就是量子力學，因此量子論的一些基本概念和研究方法也可以說是材料科學的基礎。要想深刻認識和理解材料的有關性質和屬性，就必須對組成材料的微觀粒子的運動行為和規律有準確的了解和認識，這只能通過量子力學來實現。量子力學作為一種基本理論，內容深刻，內容覆蓋也較多，本課程量子力學基礎部分只占一半學時，著重講授量子的概念、波粒二象性、波函式、薛丁格方程、一維定態問題、力學量算符、展開假定、中心力場、氫原子、微擾理論等基礎內容，為進一步深入學習量子力學和其他如固體物理等課程打下基礎。但作為教材出版，為了使量子力學的基礎理論在本教材中顯得更“完整”一點，量子力學的表象理論也作為一章加以介紹，以作為有興趣的讀者的擴展讀物，但不作為課堂內容講授。
固體物理學是研究固體材料最基本規律的學科，是在量子論基礎上描述原子規則排列形成晶體後體現出的一些基本規律的科學，是系統理解材料結構與性能相互關係的基礎，是材料科學與工程專業最應該學透的基礎學科。同樣由於學時限制，本課程中也只講授最基本的內容。主要有晶體結構、晶體的結合、晶格振動、能帶理論基礎等內容，為學生進一步深入學習固體物理課程和其他材料有關學科打下良好的理論基礎。
本教材量子力學部分大部分參考了姚玉潔老師的結構體系，固體物理學部分主要參考了黃昆老師最早的教材。在此編者向兩位前賢表達崇高的敬意。
目錄
上篇量子力學基礎
第1章量子理論發展史的簡單回顧
1.1量子力學誕生的背景
1.1.1“科學世紀”的輝煌
1.1.2世紀末的挑戰
1.2黑體輻射和普朗克能量子假說
1.3光電效應和愛因斯坦光量子假說
1.4原子結構與玻爾的量子論
1.5實物粒子的波動粒子二象性
習題
第2章波函式和薛丁格方程
2.1德布羅意波的統計解釋
2.2狀態及狀態的描述
2.3薛丁格方程
2.4機率流密度與粒子數守恆定律
習題
第3章定態薛丁格方程及一維定態問題
3.1定態薛丁格方程
3.1.1定態薛丁格方程的建立
3.1.2定態的特點和實現定態的條件
3.2梯形位
3.2.1方程的解
3.2.2物理討論
3.3一維勢壘——隧道效應
3.3.1問題的提法
3.3.2定量描述
3.3.3隧道效應（勢壘貫穿）
3.4一維無限深勢阱
3.5線性諧振子
3.5.1問題的提出
3.5.2定量求解
3.5.3物理討論
3.6定態薛丁格方程的定性討論
3.6.1定態薛丁格方程的定性討論
3.6.2束縛態與非束縛態
3.6.3一維運動波函式的特點
3.6.4束縛態能量取值特徵
3.6.5三維定態問題和一維定態問題的關係
習題
第4章量子力學中的力學量
4.1力學量和線性厄米算符
4.2力學量取確定值的態
4.2.1坐標算符
4.2.2動量算符
4.2.3角動量算符
4.3展開假定測量和連續譜
4.3.1展開假定
4.3.2測量概念初步
4.3.3連續譜
4.4平均值和測不準關係
4.4.1平均值及差方平均值
4.4.2測不準關係
4.5力學量隨時間的變化
4.5.1力學量平均值隨時間的變化
4.5.2機率分布隨時間的變化
4.5.3公式“dF^dt=i[H^,F^]+tF^”的套用
4.5.4維里（Virial）定理
4.5.5費曼海爾曼（FeynmanHellmann）定理
4.6完整力學數量組
4.7守恆量及對稱性
習題
第5章中心力場問題和氫原子
5.1粒子在中心力場中運動的一般描述
5.1.1徑向方程的建立
5.1.2徑向方程的討論
5.2氫原子
5.2.1兩體問題化為單體問題
5.2.2討論
習題
第6章表象理論
6.1態的表象
6.1.1任意力學量算符A^表象
6.1.2討論
6.2力學量算符的表象(矩陣表示)
6.3量子力學公式的矩陣表示
第7章近似法求解薛丁格方程
下篇固體物理學
第8章固體結構
8.1晶體結構
8.2晶格周期性
8.3晶向晶面和它們的標誌
8.4倒格子
8.5晶格的對稱性
習題
第9章晶格振動與晶體的熱學性質
9.1一維單原子鏈
9.2一維雙原子鏈聲學波和光學波
9.3三維晶格的振動
9.4黃昆方程
9.5確定晶格振動譜的實驗方法
9.6晶格熱容的量子理論
9.7晶格振動模式密度
9.8晶格的熱傳導
習題
第10章固體的結合
10.1離子性結合
10.2共價結合
10.3金屬性結合
10.4范德瓦耳斯結合
10.5元素和化合物晶體結合的規律性
習題
第11章固體電子論
11.1布洛赫定理
11.2自由電子近似
11.3一維周期場中電子運動的近自由電子近似
11.4三維周期場中電子運動的近自由電子近似
11.5贗勢
11.6緊束縛近似原子軌道線性組合法
11.6.1模型與微擾計算
11.6.2原子能級與能帶的對應
11.7周期場對能態密度的影響
11.8電子的準經典運動
11.9恆定電場作用下電子的運動
11.10導體、絕緣體和半導體的能帶理論解釋
11.10.1滿帶電子不導電
11.10.2未滿帶電子導電
11.10.3導體和非導體的能帶模型
11.10.4近滿帶和空穴
習題
參考文獻
