什么是凝聚态物理?

自20世纪20年代量子理论出现以来,固体晶态的物理研究得到了高度发展,进而演化为凝聚态物理。接下来,我给你推荐什么是凝聚态物理。我们来看看吧!

什么是凝聚态物理?

凝聚态物理是从微观角度研究由大量粒子(原子、分子、离子、电子)组成的凝聚态物质的结构和动力学过程及其与宏观物理性质的关系的学科。凝聚态物理是基于固态物理的向外延伸。

凝聚态物理的研究对象

凝聚态物理的研究对象不仅包括晶体、非晶、准晶等固体物质,还包括稠密的气体、液体以及介于液体和固体之间的各种中间凝聚相,如液氦、液晶、熔盐、液态金属、电解质、玻璃、凝胶等。经过半个世纪的发展,凝聚态物理取得了长足的进步,研究对象不断扩大,更加复杂。一方面,传统固体物理学的各个分支,如金属物理、半导体物理、磁学、低温物理、介电物理等的研究更加深入,分支之间的联系更加紧密;另一方面,许多新的分支正在出现,如强关联电子系统物理、无序系统物理、准晶物理、介观物理和团簇物理。因此,凝聚态物理成为目前物理学最重要的分支之一,从事凝聚态研究的人数在物理学家中首屈一指,每年发表的论文数量居物理学所有分支之首。它有效地促进了化学、物理学、生物物理学和地球物理学等交叉学科的发展。

众所周知,物质复杂多样的形态,基本上分为气体、液体、固体三大类。在这三种状态中,凝聚态物理占了两种,这就决定了这门学科的每一步都与我们人类的生活息息相关。从传统的金属和合金到新型的半导体和超导材料,从玻璃和陶瓷到各种聚合物和复合材料,从各种光学晶体到各种液晶材料等等。所有这些材料的声学、光学、电学、磁学和热学性质都是基于对凝聚态物理的研究。凝聚态物理的研究也直接为很多高科技本身提供了基础。如今,微电子学、激光技术、光电子学和光纤通信技术都与凝聚态物理的研究和发展密切相关。

而凝聚态物理把一切都看成一个原子,在量子力学的基础上研究各种凝聚态物质,这是一个非常有野心的举动。应该说是来自于对固态的结晶固体和液态的量子液体的研究。在对这两种特殊态的长期研究中,人们积累了一些经验,树立了一些信心,并逐渐将一些已有的方法推广到非晶态、液晶态乃至液态的研究中,从而大大拓宽了视野,逐渐形成了凝聚态物理。

今天,凝聚态物理的视野继续扩大。但作为两种凝聚态即结晶固体和量子液体的起源,在今天仍然是主要的研究对象,内容当然越来越丰富,考虑的问题也越来越深入。毕竟我们面对的是同一个自然,很多现象和规律是具有普遍性的。正是通过对一系列特殊状态的深入研究,人们才逐渐理解和掌握那些普遍规律。

材料物理和凝聚态物理有什么区别?

材料物理学是以物理学原理为基础,提供材料的结构、特性和性能的一门新兴交叉学科,主要面向新能源、新信息等新功能材料的探索。

凝聚态物理是研究凝聚态物质的物理性质和微观结构及其相互关系的学科,即通过研究组成凝聚态物质的电子、离子、原子和分子的运动形式和规律,了解其物理性质。所以相对于凝聚态物理,材料物理在生活中更实用。