王拴虎，田颖异，王 民，代富平

(西北工业大学 物理科学与技术学院，陕西 西安 710129)

固体物理是大多数国内高校物理学专业和材料学专业均开设的本科必修课[1].学生在学习固体物理的过程中，不仅会学到很多将来在科研中非常重要的实用知识，而且还会加深对先前所学知识的认识[2].

深入分析固体物理研究电子行为的方法，不难看出，固体物理学处理电子的问题依然是基于非相对论量子力学，即薛定谔方程展开的.只是在固体物理中，薛定谔方程的势能项较为复杂，通常需要采取各种近似加以求解，才能获得电子的色散关系，再结合能态密度的分析，从而讨论固体中电子的各种特性和行为.因为固体中电子的速度远小于光速，因此电子的相对论行为通常忽略不计.然而在实际研究中，一些相对论效应有时不能忽略，例如电子的自旋轨道耦合[3]或拓扑绝缘体[4,5]中的电子输运行为等.但对于本科生而言，要深入掌握这些特殊情况的电子相对论效应有一定难度.

笔者在本科物理的教学过程中发现，天体物理[6]中的中子星形成机理涉及的物理问题可以很轻松地将电子的相对论行为引入到固体物理中，让学生对相对论量子力学有所认识.同时该问题融合了部分电动力学中狭义相对论的知识，以及一些热力学统计力学的知识，将它和固体物理中电子行为相互融合和比较，不仅可以巩固已有的四大力学的知识，还能加深……