固体物理课程教学大纲(0740734016).doc
《固体物理课程教学大纲(0740734016).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《固体物理课程教学大纲(0740734016).doc（9页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
《固体物理学》课程简介
课程编号
课程名称
固体物理学
课程性质
必修
学时
68
学分
4
学时分配
授课：
68 实验：
上机：
实践：
实践（周）：
考核方式
闭卷考试，平时成绩占30%，期末成绩占70%。
开课学院
更新时间
2012年9月
适用专业
应用物理学
先修课程
普通物理、量子力学、热力学统计物理、原子物理学
课程内容：
《固体物理学》是物理学中内容极丰富、应用极广泛的分支学科.它是应用物理学的专业基础课、必修课.
固体物理学是研究固体的结构及组成粒子之间的相互作用与运动规律的学科，阐明固体的性能和用途，尤其以固态电子论和固体的能带理论为主要内容。
通过固体物理学的整个教学过程，使学生理解晶体结构的基本描述，固体电子论和能带理论，以及实际晶体中的缺陷、杂质、表面和界面对材料性质的影响等，掌握周期性结构的固体材料的常规性质和研究方法，了解固体物理领域的一些新进展.要求学生深入理解其基本概念，有清楚的物理图象，能够熟练掌握基本的物理方法，并具有综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力.
本课程内容主要包括：
晶体结构，固体的结合，晶格振动，晶格缺陷，固体电子论，能带理论
BriefIntroduction
Code
Title
SolidStatePhysics
Coursenature
Required
SemesterHours
68
Credits
3
SemesterHourStructure
Lecture：
68Experiment：
ComputerLab：
Practice：
Practice（Week）：
Assessment
Closedbookexamination,usuallyresultsaccountedfor30%,thefinalgradeaccountedfor70%.
Offeredby
Date
2012-9
for
AppliedPhysics
Prerequisite
GeneralPhysics,QuantumMechanics,ThermodynamicStatisticalPhysics,AtomicPhysics
CourseDescription:
SolidStatePhysicsisonestrongbranchcourseofphysicsforitsabundantcontentsandwideapplication.
ItisabasicorcompulsorycourseofAppliedPhysics.Thesubjectfocusesontherelationshipbetweenthesolidmicrostructureandparticlesandthelawoftheirmotion.Thesubjectillustratesthesolidpropertiesandapplication,especiallysolidstatetheoryandbandtheory.Throughallteachingcourse,studentscanunderstandbasicdescriptionofcrystalstructure,solidstatetheory,bandtheoryandtheeffectofdefect,impurity,surfaceandinterfaceonmaterialproperties.Throughtheteachingcourse,studentscanmasterthegeneralqualityandmethodofperiodicstructuralsolidmaterials.Andthestudentscanknowtheadvanceddevelopmentinsolidstatephysicsfields.Thestudentsarerequiredtopenetratewithbasicconception,makeclearphysicalimage,masterbasicphysicalmethodskillfullyandfalltoworkonanalyzingandsolvingproblembyusingthelearnedknowledgesynthetically.
Themainsectionsofthiscourse:
crystalstructure,bindingofsolid,latticevibration,latticedefect,solidelectronictheory,bandtheory.
一、教学内容
第一章晶体结构
1.1晶体的周期性
1.2倒格子
1.3晶体的对称性
1.4晶体表面的集合结构
1.5晶体表面的几何结构
教学重点：
掌握晶体结构的特点，理解空间点阵概念，理解倒易点阵，掌握晶向及晶面指数.
教学难点：
晶体对称操作，点群，空间群.
第二章晶体中的衍射
2.1衍射波的波幅与强度
2.2晶体的倒格子和布里渊区
2.3晶体的衍射条件
2.4原子散射因子和几何结构因子
教学重点：
掌握晶体的衍射条件，理解几何结构因子.
教学难点：
布里渊区，几何结构因子.
第三章晶体的结合
3.1内聚能与晶体的力学、热学性质
3.2离子结合与离子晶体
3.3范德瓦耳斯结合与分子晶体
3.4共价结合与共价晶体
3.5金属结合与金属晶体
3.6氢键结合与氢键晶体
教学重点：
掌握离子结合，掌握范德瓦耳斯结合，掌握共价结合，了解内聚能与晶体的力学热学性质.
教学难点：
离子晶体的几何结构，离子晶体的内聚能.
第四章晶格振动与晶体的热学性质
4.1一维单原子链
4.2一维双原子链
4.3离子晶体的光频模与电磁波耦合
4.4晶格比热
教学重点：
掌握一维单原子链，掌握一维双原子链的振动，理解格波的量子，理解爱因斯坦模型，掌握德拜模型.
教学难点：
格波的量子理论，格波的模式数.
第五章晶体中的缺陷
5.1点缺陷
5.2晶体中的原子扩散
5.3离子晶体的导电性
5.4位错
5.5面缺陷
教学重点：
理解肖特基缺陷，掌握刃型位错，掌握弗仑克尔缺陷，理解扩散系数。
教学难点：
无规行走，刃型为错。
第六章金属电子论
6.1金属自由电子气的量子理论
6.2金属的电导过程
6.3在磁场中金属的输运性质
6.4电子发射
6.5等离子体
教学重点：
掌握自由电子能级和能态密度，理解电子气的基态和电子热发射.
教学难点：
自由电子能态密度.
第七章周期场中的电子态
7.1周期性势场和布洛赫电子
7.2近自由电子近似
7.3电子的准经典运动
7.4能带
教学重点：
掌握布洛赫波，掌握近自由电子近似，掌握紧束缚近似.
教学难点：
布洛赫波.
第八章半导体中的电子过程
8.1半导体的能带
8.2半导体中电子的统计分布
8.3半导体的电导率和霍尔效应
8.4非平衡载流子
教学重点：
掌握半导体的能带，理解非平衡少数载流子概念，理解杂质半导体.
教学难点：
二维电子气，量子阱，超晶格.
第九章固体的表面和界面
9.1表面原子结构
9.2表面原子振动
9.3表面电子态
9.4量子霍尔效应
教学重点：
了解低能电子衍射，掌握电磁耦合子，了解表面能级.
教学难点：
表面态密度.
第十章固体的介电性
10.1晶体的介电
10.2铁电性
10.3朗道相变理论
10.4极化子
教学重点：
理解电子位移极化，理解离子位移极化，了解铁电体的一般性.
教学难点：
二级相变，一级相变，极化子.
第十一章固体的光学性质
11.1带间跃迁和本征光吸收
11.2极性晶体的晶格光反射和光吸收
11.3拉曼散射
11.4激光器
11.5非线性极化和非线性光学
教学重点：
掌握带间跃迁，掌握本征吸收，了解激光作用原理
教学难点：
非线性极化率
第十二章固体的磁性
12.1固体的磁性
12.2固体的抗磁性
12.3固体的顺磁性
12.4铁磁性和外斯理论
教学重点：
掌握固体显示的各种磁性，理解交换相互作用.
教学难点：
巨磁电阻效应的机理，超巨磁电阻效应的机理.
第十三章超导电性
13.1超导态的基本特性
13.2伦敦理论和皮帕德修正
13.3金兹堡-朗道理论
13.4BCS超导理论
13.5超导能隙和遂穿效应
13.6约瑟夫森效应
教学重点：
掌握超导体的基本特性，了解超导电性的几种机理模型.
教学难点：
超导体的超导电性机理.
第十四章非晶固体和准晶体
14.1无序固体中的电子态
14.2非晶态半导体
14.3非晶铁磁体及自旋玻璃
教学重点：
理解非晶体的磁性.
教学难点：
非晶体的电子态.
第十五章介观和纳米固体
15.1阿哈若诺夫-博姆效应
15.2ASS效应
15.3纳米微粒
15.4原子簇
教学重点：
理解原子簇，掌握纳米微粒的磁化率.
教学难点：
纳米微粒的离散的电子能级.
二、教学要求
第一章晶体结构
教学要求：
掌握晶体的周期结构、七大晶系、典型的晶体结构；理解晶面和米勒指数、晶体对称性；理解十四种布拉维格子、倒易点阵；了解正点阵和倒易点阵的关系.
第二章晶体中的衍射
教学要求：
了解衍射波的波幅与强度、晶体的倒格子；掌握晶体的衍射条件；理解几何结构因子、原子散射因子；掌握布里渊区.
第三章晶体的结合
教学要求：
掌握离子结合与离子晶体、共价结合与共价晶体、金属结合及金属晶体；理解范德瓦耳斯结合与分子晶体；了解内聚能与晶体的力学热学性质；理解氢键结合与氢键晶体.
第四章晶格振动与晶体的热学性质
教学要求：
掌握一维单原子链、一维双原子链的振动；理解简正坐标、格波的量子、三维晶格的振动模、晶格比热.
第五章晶体中的缺陷
教学要求：
掌握点缺陷、位错的概念；理解晶体中的原子扩散；理解色心.
第六章金属电子论
教学要求：
理解金属自由电子气的量子理论；掌握金属的电导过程；了解电子发射.
第七章周期场中的电子态
教学要求：
了解周期性势场；理解电子的准经典运动；掌握布洛赫电子、近自由电子近似、紧束缚近似；了解能带填充与固体的导电性；理解费米面的构造；掌握价带、导带与满带的概念.
第八章半导体中的电子过程
教学要求：
理解n型半导体、p型半导体的概念；掌握半导体的能带以及半导体的电导率和霍尔效应；理解p-n结；了解非平衡载流子.
第九章固体的表面和界面
教学要求：
掌握表面原子结构；了解表面能态；理解量子霍尔效应.
第十章固体的介电性
教学要求：
掌握晶体的介电常数概念；理解铁电性概念；了解钛酸钡的铁电性；理解极化子概念；了解极化的微观机制.
第十一章固体的光学性质
教学要求：
了解带间跃迁；理解本征光吸收的概念；掌握激子的光吸收.
2.理解拉曼散射；了解激光器原理.
第十二章固体的磁性
教学要求：
掌握磁化率的概念；理解铁磁性、顺磁性、抗磁性的概念；了解磁致回线与磁畴概念；理解交换相互作用；了解巨磁电阻效应和超巨磁电阻效应.
第十三章超导电性
教学要求：
掌握超导体的零电阻性概念；理解完全抗磁性概念；理解金兹堡-朗道方程的意义；了解同位素效应和电子-声子相互作用；理解BCS超导理论；理解直流和交流约瑟夫森效应；掌握遂穿效应；了解超导量子干涉现象；了解常见的几种高温超导体.
第十四章非晶固体和准晶体
教学要求：
理解非晶体概念；掌握非晶铁磁体；了解非晶硅器件；了解准晶体；了解自旋玻璃.
第十五章介观和纳米固体
教学要求：
掌握纳米微粒的离散的电子能级；了解金属原子团簇；理解半导体原子簇；了解碳纳米管的结构.
三、章节学时分配
章次
总课时
课堂讲授
实验
上机
实践
备注
1
6
6
2
4
4
3
8
8
4
8
8
5
5
5
6
6
6
7
6
6
8
4
4
9
4
4
10
4
4
11
3
3
12
3
3
13
3
3
14
2
2
15
2
2
总计
68
68
四、教材与主要参考资料
教材
[1]黄昆.固体物理学.北京：
人民教育出版社，1988.
参考资料
[1]方俊鑫等.固体物理学.上海：
上海科技出版社，1981.
[2]阎守胜.固体物理基础.北京：
北京大学出版社，2003.
[3]李正中.固体理论.北京：
高等教育出版社,1985.
升级会员 