Festkörperphysik

Wir begannen dieses Buchprojekt im Jahre 1968 mit dem Ziel, einen Mangel zu beheben, der uns deutlich wurde, nachdem wir mehrere Jahre hindurch Kurse in einführender Festkörperphysik für Studenten der Physik, Chemie, Ingenieur- und Materialwissenschaften an der Cornell-University gegeben hatten. Wir waren dabei gezwungen gewesen, uns sowohl in den Kursen für Anfänger als auch für Fortgeschrittene auf ein Flickwerk von Literaturbeiträgen als Lesestoff für die Studenten zu berufen, zusammengebastelt aus mehr als einem halben Dutzend Texten und Abhandlungen. Die Ursache dafür lag nur zum Teil in der enormen Vielschichtigkeit des Themas. Das wesentliche Problem war vielmehr die nötige Dualität eines lehrenden Ansatzes: Auf der einen Seite muß eine Einführung in die Festkörperphysik einen Überblick geben über die Vielfalt der Festkörpertyen und ihre Beschreibung, wobei sie typische Daten ebenso liefern muß wie illustrative Beispiele. Auf der anderen Seite existiert eine wohlbegründete, grundlegende Theorie der festen Körper, mit der sich jeder ernsthafte Student vertraut machen muß. Durchaus zu unserer Überraschung hat es uns sieben Jahre gekostet, um zu produzieren, was wir für unbedingt erforderlich hielten: einen einführenden Text, der beide Aspekte des Gegenstandes darstellt, den beschreibenden ebenso wie den analytischen. Dabei war es unser Ziel, die mit den wesentlichsten Erscheinungsformen der kristallinen Materie verbundenen Phänomene zu erschließen und gleichzeitig durch eine klare, detaillierte, dabei aber stets elementare Behandlung der grundlegenden theoretischen Konzepte das Fundament zu legen für ein praktisches Verständnis der Festkörper. Unser Buch ist geeignet als einführender Kurs in die Festkörperphysik, sowohl für Anfänger als auch für höhere Semester.' Die statistische Mechanik und die Quantentheorie bilden das Herz der Festkörperphysik. Obwohl wir beide Konzepte ohne Zögern anwenden, sobald sie benötigt werden, haben wir dennoch versucht - insbesondere in den eher elementaren Kapiteln - auf diejenigen Leser Rücksicht zu nehmen, die sich auf diesen Gebieten noch wenig praktische Erfahrungen aneignen konnten. Wann immer es auf natürliche Weise möglich war, haben wir die Untersuchung von Problemstellungen, die ausschließlich mit klassischen Methoden behandelt werden können, klar getrennt von der Behandlung von Gegenständen, die einen quantenmechanischen Ansatz erfordern. In Fällen der letzteren Art, wenn also eine Anwendung der Quantenmechanik oder der Statistischen Mechanik unabdingbar ist, gehen wir immer von explizit formulierten Grundprinzipien aus. Aus diesen Gründen ist unser Buch geeignet als Begleittext einer einführenden Veranstaltung, die mit Einführungen in die Quantenmechanik und die Statistische Mechanik parallel geht; nur in den weiter fortgeschrittenen Kapiteln oder Anhängen setzen wir beim Leser darüber hinausgehende Erfahrungen voraus.