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研究固体物质的物理性质、构成物质的各种粒子的运动形态及其相互关系的科学。它是物理学中内容极丰富、应用极广泛的分支学科。固体物理学是研究固体的性质、它的微观结构及其各种内部运动,以及这种微观结构和内部运动同固体的宏观性质的关系的学科。固体的内部结构和运动形式很复杂,这方面的研究是从晶体开始的,因为晶体的内部结构简单,而且具有明显的规律性,较易研究。以后进一步研究一切处于凝聚状态的物体的内部结构、内部运动以及它们和宏观物理性质的关系。这类研究统称为凝聚态物理学。

固体通常指在承受切应力时具有一定程度刚性的物质,包括晶体和非晶态固体。简单地说,固体物理学的基本问题有:固体是由什么原子组成?它们是怎样排列和结合的?这种结构是如何形成的?在特定的固体中电子和原子取什么样的具体的运动形态?它的宏观性质和内部的微观运动形态有什么联系?各种固体有哪些可能的应用?探索设计和制备新的固体,开发其应用。

在相当长的时间里,人们研究的固体主要是晶体。早在18世纪R.阿维对晶体外部的几何规则性就有一定的认识。后来,A.布喇菲在1850年导出14种点阵。E.费奥多罗夫在1890年和A.熊夫利在1891年以及W.巴洛在1895年各自建立了晶体对称性的群理论。这为固体的理论发展找到基本的数学工具,影响深远(见晶体的对称性)。

1912年M.von劳厄等发现X射线通过晶体的衍射现象,证实了晶体内部原子周期性排列的结构。加上后来布喇格父子1913年的工作,建立了晶体结构分析的基础。对于磁有序结构的晶体,增加了自旋磁矩有序排列的对称性,直到50年代

第二次世界大战后发展的中子衍射技术,是磁性晶体结构分析的重要手段。70年代出现了高分辨电子显微镜点阵成像技术,在致力于晶体结构的观察方面有所进步。60年代起,人们开始研究在超高真空条件下晶体解理后表面的原子结构。20年代末发现的低能电子衍射技术在60年代经过改善成为研究晶体表面的有力工具。近年来发展的扫描隧道显微镜,可以相当高的分辨率探测表面的原子结构。

晶体的结构以及它的物理、化学性质同晶体结合的基本形式有密切关系。通常晶体结合的基本形式可分成:离子键合、共价键合、分子键合(范综合性办公楼德瓦耳斯键合)和氢键合。实际晶体可能不单纯是某一种结合,例如石墨就兼有共价键合、金属键合和分子键合。根据X射线衍射强度分析和晶体的物理、或者依据晶体价电子的局域密度分布的自洽理论计算,人们可以准确地判定该晶体具有何种键合形式。