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當今社會的發(fā)展已經進入了綠色環(huán)保、可持續(xù)的信息時代，科技創(chuàng)新起著引領作用，綠色的新型能源、大容量信息的高速安全傳輸是兩大主流創(chuàng)新技術，其研發(fā)與進展尤其引人注目。但它們的發(fā)展都離不開功能材料(光傳導材料、鋰離子化合物等)的研制和功能器件(半導體器件與芯片、固體激光器、傳感器和探測器等)的制造，這不僅涉及固體性質、固體微觀結構及其各種內部運動，以及這種微觀結構和內部運動同固體的宏觀性質的關系的基礎研究，還需要高新技術來支撐，以實現(xiàn)材料與器件制造的工藝需求。

前言
縱觀科學技術的發(fā)展歷史，可以發(fā)現(xiàn)每次物理學的發(fā)展與突破，往往會產生新技術，改變人們的生產方式，提高社會生產力
、人類的生活水平和社會發(fā)展潮流。因此，重視物理學的新概念、新理論和新技術的應用對科學技術的進步、人類社會的發(fā)展至關重要。近代社會的三次工業(yè)革命都與物理學的突破密切相關：優(yōu)質次工業(yè)革命源于熱力學的循環(huán)及其效率的研究，由此推動了蒸汽機的發(fā)明和應用；第二次工業(yè)革命源于電磁學的研究和電磁場理論的建立，帶來了工業(yè)電氣化和無線電通信技術；以相對論和量子力學為引領的近代物理學，使人類進一步踏入了第三次工業(yè)革命，愛因斯坦的狹義相對論和廣義相對論不僅改變了人們的時空觀，促進了人們對高能量高速粒子和宇宙學的研究，還帶來了空間技術、地空通信、原子核技術開發(fā)和核能發(fā)電等一系列新技術的突破和應用。量子力學對于光子、電子和原子等微觀粒子的研究，開辟了微觀粒子探索的新途徑，由此衍生出了以激光為代表的近代光學和以能帶理論為基礎的固體物理學等一系列新的物理分支，促進了半導體材料、納米材料等功能材料的發(fā)展，推動了集成電路芯片、各種光電器件的制作和應用，使人類進入了電子信息時代。同時，其還促進了新材料、現(xiàn)代光學、核技術等高新技術的發(fā)展和突破，形成一系列新產業(yè)。因此，又被稱為第三次工業(yè)革命。綜上所述，相對論和量子力學的建立與應用，為人類社會發(fā)展注入了新的活力，帶來了新的發(fā)展機遇。

在現(xiàn)代信息社會的發(fā)展中，科技創(chuàng)新起著引領作用，尤其是能源、信息、太空技術、人工智能、生物技術等領域的發(fā)展更引人注目，但它們的發(fā)展都離不開功能材料和半導體芯片，都涉及固體物理學的研究。它的研究重點是固體性質、固體微觀結構及其各種內部運動，以及這種微觀結構和內部運動同固體的宏觀性質(如力學性質、熱學性質、光學性質、電磁性質等)的關系。由固體物理學派生出來的半導體材料、半導體器件和集成芯片成為信息社會的基石；固體激光、半導體激光、光纖通信技術帶給人類方便快捷的網絡通信、五彩繽紛的彩色世界、精準高效的加工技術；以鋰電池為代表的新型固體電池、半導體光伏、風能、核能等，為人類提供了新的動力。這些無碳能源，不僅減少了碳污染，還具有可持續(xù)性；人工智能、量子信息的發(fā)展需要更具特性的光電器件來實現(xiàn)功能強大、低能高效的人工智能算法和量子計算，實現(xiàn)更加安全可靠、信息量更多的量子信息傳輸。

本書主要由陽光學院黃春暉教授撰寫。陳嫻博士和張春玲副教授分別參與了第3章和第9章的撰寫。本書得到了陽光學院高層次人才的立項資助和人工智能學院的大力支持，在此致以衷心感謝。

本書可作為從事現(xiàn)代光通信技術和新能源開發(fā)應用的研究人員及工程技術人員的參考書，也可以作為大學物理的專題讀物，為電子科學與技術、通信工程、材料科學與工程等專業(yè)的本科生開設專題講座，讓學生進一步了解物理學在現(xiàn)代光通信技術和新能源開發(fā)等領域發(fā)揮的作用，并拓寬學生的視野。

由于時間倉促，書中難免有錯誤之處，敬請讀者批評指正。
作者
2024年10月于榕城

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