固体物理

固体物理教学大纲本课程依据应用物理学专业版人才培养方案制定课程名称固体物理课程代码课程管理数理学院应用物理学教研室教学对象应用物理学专业教学时数总时数学时其中理论教学学时实验实训学时课程学分课程开设学期课程性质专业主干课程课程衔接原子物理一课程教学目标及要求本课程的学习目的是掌握固体物理学的基础内容了解固体物理学的基本理论和方法并为后续相关课程的学习作铺垫通过本课程的教学让学生掌握晶体结构晶体结合晶格振动与晶体的热学性质能带理论金属电子论和晶体的缺陷与相图等内容提高学生分析解决问题的能力二教学内容及要求第一章晶体结构一教学目标了解固体物理学的基础理论基本原理和基本方法课堂教学应力求使学生弄清基本概念熟练掌握基本内容在了解基本概念的基础上应当结合专业特点引导学生理论联系实际二知识点及要求第一节晶体结构的周期性了解晶体结构的构成第二节常见的实际晶体结构了解并掌握实际晶体结构第三节晶体结构的对称性晶系掌握晶体结构的对称性第四节密堆积配位数了解金属原子之间或者粒子之间的相互结合在形式上可以看作是球体间的相互堆积第五节晶向晶面及其标志了解晶向晶面的定义第六节倒格子布里渊区掌握倒格子是和布拉发矢量晶格矢量共轭的另一组矢量基俗称动量空间适httpbaikebaiducomsubview530971530971htm合于用来描述声子电子的晶格动量第七节晶体的射线衍射掌握晶体的射线衍射原理三教学重点与难点本章重点和难点晶体结构的周期性倒格子布里渊区第二章晶体结合一教学目标掌握固体物理学中晶体周期性的描述方法和特点课堂教学应力求使学生弄清基本概念熟练掌握基本内容在了解基本概念的基础上应当结合专业特点引导学生理论联系实际二知识点及要求第一节晶体结合的普遍描述了解原子核分子是怎样结合成晶体的第二节晶体结合的基本类型及特性了解离子晶体分子晶体原子晶体金属晶体的特性第三节晶体结合类型与原子的负电性掌握晶体结合的基本类型及相应晶体的基本性质各种结合类型结合能的表示三教学重点与难点晶体结合的基本类型及其特性第三章晶格振动与晶体的热学性质一教学目标熟练掌握固体物理学中晶格振动和晶体热容的处理方法课堂教学应力求使学生弄清基本概念熟练掌握基本内容在了解基本概念的基础上应当结合专业特点引导学生理论联系实际二知识点及要求第一节一维晶格振动掌握一维单原子链的振动特性第二节三维晶格振动掌握三维晶格振动特性第三节正则坐标与声子掌握正则坐标的定义第四节晶格振动谱的实验测定掌握晶格振动谱的实验测定方法第五节离子晶体中的长光学波掌握长波近似方法掌握黄坤方程第六节晶格振动的热力学函数模式密度掌握晶格振动的热力学函数的表示方法第七节晶格热容掌握晶格热容的相关计算第八节晶体的状态方程和热膨胀掌握晶体的状态方程的表示方法第九节晶体热传导掌握晶体热传导的特性三教学重点与难点一维和二维晶格振动的处理方法正则坐标与声子晶格振动的热力学函数晶格热容第四章能带理论一教学目标学习和掌握能带理论的基本思想和处理方法固体导电性能的能带解释和能态密度的计算方法课堂教学应力求使学生弄清基本概念熟练掌握基本内容在了解基本概念的基础上应当结合专业特点引导学生理论联系实际二知识点及要求第一节能带理论的基本假定掌握固体能带理论的方法第二节周期场中单电子状态的一般属性掌握周期场是由布洛赫函数描述的能带结构的必要条件第三节近自由电子近似掌握依据能带理论可以认为固体内部电子不再束缚在单个原子周围而是在整个固体内部运动仅仅受到离子实势场的微扰第四节紧束缚近似掌握紧束缚近似是将在一个原子附近的电子看作受该原子势场的作用为主其他原子势场的作用看作微扰从而可以得到电子的原子能级和晶体中能带之间的相互关系第五节能带理论的其他近似方法掌握紧束缚法的基本理论第六节晶体中电子的准经典运动掌握晶体中电子的能量本征值及相应的本征态第七节固体导电性能的带论解释掌握以分子轨道理论为基础发展起来的固体能带理论第八节能态密度掌握能态密度的定义三教学重点与难点能带理论的基本假定近自由电子近似紧束缚近似能态密度第五章金属电子论一教学目标掌握金属电子的统计分析方法金属费米面和费米能的计算金属的光学性质课堂教学应力求使学生弄清基本概念熟练掌握基本内容在了解基本概念的基础上应当结合专业特点引导学生理论联系实际二知识点及要求第一节金属电子的统计分析费米能掌握费米能的定义第二节金属的费米面掌握金属费米面的计算方法第三节金属费米面的实验测定掌握金属费米面的实验测定方法第四节金属的电导与热导掌握金属的电导与热导规律第五节功函数接触电势掌握功函数接触电势的定义第六节金属的光学性质掌握金属的光学分析方法三教学重点与难点金属电子的统计分析金属的费米面金属的电导与热导第六章晶体的缺陷与相图一教学目标了解晶体中的缺陷类型及其特点晶体中的扩散及其微观机制离子晶体的点缺陷及其导电性和相图课堂教学应力求使学生弄清基本概念熟练掌握基本内容在了解基本概念的基础上应当结合专业特点引导学生理论联系实际二知识点及要求第一节点缺陷掌握点缺陷是最简单的晶体缺陷它是在结点上或邻近的微观区域内偏离晶体结构的正常排列的一种缺陷第二节晶体中的扩散及其微观机制掌握晶体中的原子借助于无规热涨落现象在晶格中的输运过程称为扩散第三节离子晶体的点缺陷及其导电性掌握离子晶体的点缺陷及其导电性由于离子晶体是由正负离子在库仑力的作用下结合而成的因而使离子晶体中的缺陷带有一定的电荷第四节线缺陷位错掌握线缺陷指二维尺度很小而第三维尺度很大的缺陷第五节面缺陷掌握面缺陷是指沿着晶格内或晶粒间某些面的两侧局部范围内所出现的晶格缺陷第六节合金与相图掌握合金与相图纯金属由于缺乏足够的硬度和强度很少直接在工业中应用给纯金属掺入适当的杂质可以大大的改变金属的性能三教学重点与难点本章重点和难点晶体中的缺陷类型及特点晶体中的扩散及其微观机制离子晶体的点缺陷及其导电性相图三实验教学内容与基本要求无四课程时数分配表一总体学时分配教学内容课堂授课实验上机作业其它合计第一章晶体结构第二章晶体结合第三章晶格振动与晶体的热学性质第四章能带理论第五章金属电子论第六章晶体的缺陷与相图合计五考核内容一基本要求全面考查学生对本课程的基本原理基本概念和主要知识点学习理解和掌握的情况考察学生能应用物理知识解释自然界中物理现象分析和解决物理学基本问题的能力二考核内容晶体结构晶体结构的周期性常见的实际晶体结构晶体结构的对称性晶系密堆积配位数晶向晶面及其标志倒格子布里渊区晶体的射线衍射晶体结合晶体结合的普遍描述晶体结合的基本类型及特性晶体结合类型与原子的负电性晶格振动与晶体的热学性质一维晶格振动三维晶格振动正则坐标与声子晶格振动的热力学函数模式密度晶格热容能带理论能带理论的基本假定周期场中单电子状态的一般属性近自由电子近似能带理论的其他近似方法晶体中电子的准经典运动固体导电性能的带论解释金属电子论金属电子的统计分析费米能金属的费米面金属费米面的实验测定金属的电导与热导晶体的缺陷与相图晶体中的扩散及其微观机制离子晶体的点缺陷及其导电性三考核方式考试方法闭卷笔试记分方式百分制满分为分考试时间分钟六教学参考书陈长乐固体物理学第二版北京科学出版社年黄昆原著韩汝琦改编固体物理学北京高等教育出版社方俊鑫固体物理学上海上海科学技术出版社朱建国固体物理学北京科学出版社年阎守胜固体物理基础北京北京大学出版社年执笔人教研室负责人审核教学院长审核