Fizyka ciała stałego - dział fizyki zajmujący się ciałami stałymi , tj. takimi które w danych warunkach zachowują swój kształt makroskopowy. Fizyka ciała stałego jest częścią fizyki materii skondensowanej .

Z mikroskopowego punktu widzenia, atomy i cząsteczki w ciele stałym zachowują swoje położenie względem innych atomów, wykonując tylko pewne drgania wokół swoich średnich położeń. Atomy te mogą być ułożone w przestrzeni zgodnie z pewnymi regułami symetrii - mówimy wtedy o kryształach . Obok kryształów klasycznych, w których cała struktura atomowa da się przedstawić w postaci pewnego powtarzającego się w przestrzeni wzoru, możliwe są również tzw. kwazikryształy, w których atomy tworzą nieperiodyczną sieć o symetrii np. pięciokątnej, oraz ciała amorficzne czyli bezpostaciowe, w których nie ma dalekozasięgowego uporządkowania.

Współcześnie, głównym kierunkiem badań są własności mikroskopowe, określone prawami mechaniki kwantowej . W szczególności badana jest teoretycznie struktura elektronowa. Z reguły polega to na rozwiązywaniu wielociałowego równania Schrödingera metodami numerycznymi. Ta metoda jest skomplikowana, dlatego opracowuje się szereg przybliżeń, których testowanie i ulepszanie stanowi odrębną specjalizację. Istnieje nadzieja, że ta metoda pozwoli na przewidywanie mikroskopowych własności ciał stałych.

Laboratoria fizyków ciała stałego są z reguły nastawione na badanie określonych własności ciał, co odpowiada określonym specjalizacjom. Można tu wymienić własności magnetyczne , przewodnictwo elektryczne , własności mechaniczne i optyczne, które są opisywane przez odpowiednie stałe materiałowe. Takimi stałymi są podatność magnetyczna , temperatury krytyczne charakteryzujące różnego rodzaju przemiany fazowe , moduł Younga , przenikalność elektryczna itp. W ostatnich latach dużym zainteresowaniem cieszą się badania własności, wynikających ze szczegółów struktury o rozmiarach nanometra , tj. 10 ^{− 9} metra, tzw. nanotechnologia .

Główne zagadnienia

• Ciało amorficzne
• Sieć krystaliczna
  • Defekty sieci
  • Kwazikryształ
  • Model wolnych elektronów zob. Elektron swobodny
  • Rentgenografia strukturalna
• Struktura elektronowa
  • Pasmowa elektronowe
  • Fale Blocha
  • Masa efektywna
  • Dziura elektronowa
  • Gaz Fermiego
    • Poziom Fermiego
  • Ciecz Fermiego
  • Ekscyton
• Zjawiska transportu
  • Przewodnictwo elektryczne
  • Efekt Halla (klasyczny)
  • Efekt Halla (kwantowy)
  • Magnetoopór
  • Nadprzewodnictwo
• Własności mechaniczne
  • Model Debye'a ciała stałego
  • Sprężystość
  • Efekt Mößbauera
  • Fonon
• Własności optyczne
  • Optyka kryształów

Bibliografia

• Charles Kittel: Wstęp do fizyki ciała stałego. Wydawnictwo Naukowe PWN, 1998. .