Лекции по квантовой теории металлов, Журавлев В.А., 2002

Лекции по квантовой теории металлов, Журавлев В.А., 2002.
  Книга представляет собой курс лекций по электронной теории металлов, который читался для студентов старших курсов физических специальностей. Курс естественным образом вводит слушателей в систему современных представлений квантовой теории металлического состояния. Всюду можно видеть стремление автора в ясной форме представить все необходимые выкладки и вычисления, однако по замыслу этот курс призван дать лишь качественное описание только электронной структуры металлов и их свойств.

Предмет и метод квантовой теории металлов.
В настоящее время основная проблема физики металлов заключается в объяснении наблюдаемых макроскопических свойств металлического состояния на основе электронно-атомного строения вещества. Привлечение методов квантовой механики и теории поля для решения этой проблемы в области металлических материалов привело к созданию квантовой теории металлов. В отличии от других теорий металлов она рассматривает металл как квантовую систему большого числа частиц и квазичастиц и утверждает представление о металле как о совокупности элементарных возбуждений. Эта точка зрения определяет содержание и метод квантовой теории металлов. Она описывает свойства квазичастиц, их взаимодействие и квантование, их энергетические спектры. Естественно, что основные положения теории могут быть изложены как на одночастичной, так и на многочастичной основе. Однако всегда предпочтение отдается тому методу, который наиболее естественным образом описывает рассматриваемую физическую ситуацию.
Теория позволяет проникнуть в существо металлических свойств, понять и осознать характер отклика металлической системы на внешнее возбуждение. Но самое главное — она раскрывает фундаментальные металлические свойства, отличающие металл от других веществ.
Содержание
Предисловие
Лекция 1
1.1. Предмет и метод квантовой теории металлов
1.2. Квантово-механическая схематизация металлического состояния
1.3. Проблема многих тел
1.4. Адиабатическая гипотеза Борна Оппенгеймера
1.5. Адиабатическое приближение для электронно-ионной модели металла
1.6. Элементарные возбуждения
Лекция 2
2.1. Электронные состояния в металлах
2.1.1. Общие положения
2.2. Одноэлектронная модель
2.2.1. Приближение Хартри
2.2.2. Приближение Хартри-Фока
2.2.3. Методы решения систем уравнений Хартри и Хартри-Фока
2.2.4. Аппроксимация уравнений Хартри-Фока
Лекция 3
3.1. Свободные электроны
3.1.1. Формализм вторичного квантования и приближение свободных электронов в одноэлектронной модели
3.1.2. Возбужденное состояние свободного электронного газа
Лекция 4
4.1. Взаимодействующий электронный газ
4.1.1. Возбужденное состояние взаимодействующего электронного газа. Квазичастицы
4.1.2. Корреляции в электронном газе
Лекция 5
5.1. Электронный газ в периодическом поле ионов металла
5.1.1. Теорема Блоха
5.1.2. Точечная и трансляционная симметрия идеальной кристаллической структуры
5.1.3. Элементарная ячейка кристаллической структуры. Ячейка Вигнера-Зейтца
5.1.4. Обратная решетка
5.1.5. Зоны Бриллюэна
5.1.6. Число электронных состояний в зоне Бриллюэна
Лекция 6
6.1. Энергетический спектр электрона в поле с периодическим потенциалом
6.1.1. Оператор Блоха в представлении операторов вторичного квантования
Лекция 7
7.1. Приближение Кронига - Пенни
Лекция 8
8.1. Методы расчета энергетической зонной структуры
8.1.1. Метод Вигнера - Зейтца (метод ячеек)
8.2. Силы сцепления в металлах
Лекция 9
9.1. Электронные полосы в приближении свободных электронов
9.2. Метод орторгонализированных плоских волн
Лекция 10
10.1. Метод псевдопотенциала
10.1.1. Формализация метода псевдопотенциала
10.1.2. Модельные псевдопотенциалы
10.2. Другие методы расчета энергетических электронных полос в металлах
Лекция 11
11.1. Энергия Ферми. Поверхность Ферми
11.1.1. Топология ферми-поверхности
11.1.2. Построение поверхности Ферми в приближении свободных электронов
Лекция 12
12.1. Характеристики энергетической структуры электронных полос
12.1.1. Топология седловых точек
Лекция 13
13.1. Многоэлектронная модель
13.1.1. Предпосылки многочастичного метода
13.1.2. Различные формы многоэлектронной модели
13.1.3. Экранирование дальнодействующего кулоновского потенциала во взаимодействующем электронном газе
Лекция 14
14.1. Плазменные колебания и приближение хаотических фаз
14.1.1. Объемные и поверхностные плазмоны
Лекция 15
15.1. Диэлектрическая функция в рамках приближения хаотических фаз (RРА)
Лекция 16
16.1. Дисперсионный закон для плазмонов
Лекция 17
17.1. Фотон-электронное взаимодействие в металлах
17.2. Энергия основного состояния электронного газа
17.2.1. Электронный газ низкой плотности (модель Вигнера)
17.2.2. Корреляционная энергия электронного газа при плотностях, соответствующих металлам
Лекция 18
18.1. Плазма металлов
18.2. Равновесные свойства металлов
18.2.1. Сжимаемость, скорость звука
18.2.2. Теплоемкость электронного газа
18.3. Магнитные свойства металлов
18.4. Энергия сцепления в металлах
Лекция 19
19.1. Некоторые эксперименты о связи электронной структуры с механическими свойствами металлов и полуметаллов
19.1.1. Изменение Ферми-поверхности при всесторонней и односторонней деформации металла. Переход Мотта
19.2. Разупрочнение металла при сверхпроводящем переходе
19.3. Затухание ультразвука в металлах при низких температурах
19.4. Электропластический эффект
19.5. Электронная эмиссия при пластической деформации и разрушении металла
Литература к лекции 19
Рекомендуемая литература.