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1、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
2、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Brief Introduction CodeTitleSolid State PhysicsCourse natureRequiredSemester Hours68Credits3Semester Hour StructureLecture：68
3、 Experiment： Computer Lab： Practice：Practice (Week)：AssessmentClosed book examination, usually results accounted for 30%, the final grade accounted for 70%.Offered byDate2012-9forApplied PhysicsPrerequisiteGeneral Physics, Quantum Mechanics, Thermodynamic Statistical Physics, Atomic PhysicsCourse De
4、scription: Solid State Physics is one strong branch course of physics for its abundant contents and wide application. It is a basic or compulsory course of Applied Physics. The subject focuses on the relationship between the solid microstructure and particles and the law of their motion. The subject
5、 illustrates the solid properties and application, especially solid state theory and band theory. Through all teaching course, students can understand basic description of crystal structure, solid state theory, band theory and the effect of defect, impurity, surface and interface on material propert
6、ies. Through the teaching course, students can master the general quality and method of periodic structural solid materials. And the students can know the advanced development in solid state physics fields. The students are required to penetrate with basic conception, make clear physical image, mast
7、er basic physical method skillfully and fall to work on analyzing and solving problem by using the learned knowledge synthetically.The main sections of this course: crystal structure, binding of solid, lattice vibration, lattice defect, solid electronic theory, band theory.一、教学内容第一章 晶体结构1.1 晶体的周期性1.
8、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
9、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
10、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
11、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
12、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13.4 BCS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
13、.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15.2 ASS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、
14、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
15、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
