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第一章：课程简介和绪论

1.1人类对固体的研究

自然界中的物质：

按分类：固态、液态、气态及等离子态。

固、液、气三态的原始定义是在常温、常压的条件下。

温度、改变时，固、液、气三态可互相转化。

为天然的等离子体，温度在六千到一千万度。

按化学分类：无机物与有机物(C,H,O化合物)。

按生物分类：非生命物体与生命物体。

本课程研究的是非生命的、无机的固体。

a.用肉眼看固体是连续的刚体。所有固体都由分立的单元－原子构成。在一厘米立方

的固体中大约有10的23次方个原子。

b.厘米的尺度是宏观的，纳米到微米的尺度是介观的，而埃的尺度是微观的。由微观

的原子组成宏观的固体，绝大多数有着非常完美的结构。其完美程度令人吃惊。在

大部分固体中，原子的分布按照严格的次序排列，有序排列的原子集合为晶体。某

些固体中的原子排列看起来是任意的，称为非晶体。另外还有准晶体。

固体物质的研究：

a.古希腊原子论：2500B.C.，米利都(Miletus)的泰勒斯(Thales)开始考虑一个问题：“万物

是由什么构成的？”他的回答是水。后来，有不同的回答，象空气、火、四元素（水气火

土）等。450B.C.，埃利亚(Elea)门尼德(Parmennides)提出，宇宙是不变的基本

粒子，象一个实心球。很快，米利都(Miletus)的留基波(Leucippus)提出，一个整体由无

数的粒子组成，每一个粒子，就是一个巴门尼德球，此球是刚体而不可分割的，称为

原子(atom)。后来，Plato)试图猜测原子是什么，当时的几何学很发达，他将四

元素（火土气水）对应为正四面体、正六面体、正八面体、正二十面体。为后来元素周

期表的建立开辟了一种数字量化的设想空间。

b.固体结构在实验基础方面的前身是晶体结构学。宝石匠师傅研究宝石的结构，并利用宝

石中的面来进行加工。根据这些知识，在古希腊原子论的基础上开始猜测晶体的结构。c.

在电磁学、狭义相对论、原子和量子力学建立以后，与原来的晶体结构学相结合，立

Drude,Fermi,Dirac,Sommerfeld,Bloch等等，本课程将介绍他们的思想。

d.在固体学的基础上，发展起来了学，磁学和衍射学，成为了现代电子技术的

基础。固体的研究方法和，也被广泛应用于高分子、结构的研究。

化学、生物等研究领域就是由此基础上发展的。

1.2课程的基本内容

第一章：课程简介和绪论2学时

第二章：化学键与晶体形成3学时

2.1共价晶体、离子晶体与金属晶体（2）2学时

2.2氢键固体和原子分子晶体（1）1学时

第三章：晶体结构10学时